Физики из Военно-морской исследовательской лаборатории США (Naval Research Laboratory) заявили о важнейшем достижении в области спинтроники, науки о передаче информации через спины электронов.

Учёным удалось достичь полного контроля над спинами электронов в кремниевом слое n-типа. Как оказалось, с помощью пары магнитных контактов, составляющих туннельный барьер Fe/Al2O3, можно модулировать эти спины в веществе и детектировать их после передачи. Кремниевый слой выполняет роль транспорта для передачи данных. Теоретически, это изобретение может стать основой для транзисторов следующего поколения, которые будут гораздо эффективнее существующих.



Результаты своего исследования учёные резюмировали в работе “Electrical injection and detection of spin-polarized carriers in silicon in a lateral transport geometry”, которая опубликована в журнале Applied Physics Letters.

Podsafe music in this show: «Raise Up Your Hands» by American Heartbreak

Инженеры из Пхоханского университета науки и технологии (Южная Корея) установили новый рекорд скорости электронов в кремнии. Благодаря покрытию графеновой плёнкой удалось повысить скорость частиц примерно в 20 раз по сравнению с обычными транзисторами, а именно — до 0,3% скорости света в вакууме.

Таким образом, даже на существующей технологической базе возможно создание процессоров с частотой в 20 раз выше нынешней. Так называемый «быстрый кремний» будет проще производить на существующих фабриках, чем полностью графеновые процессоры.

Феноменальные свойства графеновой плёнки толщиной 1 атом известны с момента её открытия в 2005 году В этом уникальном материале электрические заряды ведут себя как релятивистские частицы с нулевой эффективной массой, то есть теоретически могут перемещаться со скоростью света. Поэтому графен имеет при комнатной температуре наилучшую проводимость из всех известных материалов.

Сложно в это поверить, но современный процессор является самым сложным готовым продуктом на Земле – а ведь, казалось бы, чего сложного в этом куске железа?



Как и обещал – подробный рассказ о том, как делают процессоры… начиная с песка. Все, что вы хотели знать, но боялись спросить )

С помощью нового материала, исследованного в Швейцарии и получившего название молибденит, могут быть созданы еще более миниатюрные и энергоэффективные электронные чипы. 30 января ученые из лаборатории наноразмерной электроники и структур политехнической школы в Лозанне (EFPL) опубликовали в журнале Nature Nanotechnology исследование, показывающее, что этот материал имеет явные преимущества по сравнению с традиционными кремнием и графеном при использовании его в электронике.

В этой статье я расскажу о начале своей работы над совершенно безбашенной задачей: конечная цель в том, чтобы получить рабочую микросхему по «толстым» нормам (5-10µm) дома. Это не первое апреля и я не сумасшедший, это просто моё хобби.

Возникла эта идея не сейчас и неспроста. С детства я хотел быть газосварщиком, и… делать микросхемы. И если по первому пункту мне достаточно быстро удалось сделать дома сварочный аппарат (бутан-водород/кислород), то с микросхемами все никак не складывалось. Долгое время все мысли останавливались на том, что я не знал где можно взять собственно полупроводники необходимой чистоты (и мысли останавливались на ковырянии мощных транзисторов), пока на форуме не подсказали что в принципе, можно и купить пластины. Затем я даже наткнулся на человека, который 20 лет работал над похожей задачей, и в итоге сдался. Пожалуй, тут можно было опустить руки и перестать тратить время на глупые мечты. Но, однажды я увидел ролик чудовищно гениальной женщины – Jeri Ellsworth – она смогла сделать отдельные полевые транзисторы на основе заводских пластин – и тогда я решил, что настало время поплотнее заняться этой проблемой.

В этой статьях я расскажу о своём текущем прогрессе, но не ждите быстрого продолжения – весь процесс может легко занять пару лет.

Компании IBM, с ее штатом лучших ученых и специалистов в полупроводниковой области, в очередной раз удалось совершить невозможное и раздвинуть рамки привычного восприятия (не без задействования магии): в одной из лабораторий был создан и протестирован транзистор, изготовленный по 9нм техпроцессу с помощью углеродных нанотрубок — тех самых, из которых уже сегодня можно изготавливать самые легкие материалы на планете и строить камуфлирующиеся (невидимые человеческим глазом) объекты.

Как нам уже известно, стандартное производство кремниевых полупроводников ограничено техпроцессом в 10НМ, ниже которого не позволяют пройти законы физики и технологии изготовления, о чем заявлял самый крупный производитель микрочипов — компания Intel, штампующая процессоры по техпроцессу в 22нм. Согласно прогнозам экспертов, уже в 2015 году производители упрутся в этот потолок, а потому сейчас очень востребованы технологии и методики изготовления чипов, где единичные транзисторы будут еще меньше.

С момента публикации первой статьи по моему проекту домашних микросхем прошел (скорее пролетел) год, пора поделится прогрессом и новыми проблемами.

Изначальная цель проекта — научиться изготавливать микросхемы в домашних условиях, состоящие из сотен/тысяч транзисторов (уровня КР580ВМ80А / Z80).

Из-за того, что проект получился достаточно большим по требуемым ресурсам и времени — я решил получить в качестве дополнительного результата — документированный, максимально простой open-source техпроцесс, позволяющий создавать микросхемы в ограниченных условиях. В США, возможно, это было бы хорошим поводом для проекта на kickstarter, но видимо не судьба.

Процессор? Песок? А какие у вас с этим словом ассоциации? А может Кремниевая долина?
Как бы там ни было, с кремнием мы сталкиваемся каждый день и если вам интересно узнать что такое Si и с чем его едят, прошу под кат.

Прошло чуть больше года после предыдущих статей о моем проекте создания микросхем дома (1, 2), люди продолжают интересоваться результатами — а значит пора рассказать о прогрессе.

Напомню цель проекта: научиться изготавливать несложные кремниевые цифровые микросхемы в «домашних» условиях. Это никоим образом не позволит конкурировать с серийным производством — помимо того, что оно на порядки более совершенное (~22нм против ~20мкм, каждый транзистор в миллион раз меньше по площади), так еще и чудовищно дешевое (этот пункт не сразу стал очевиден). Тем не менее, даже простейшие работающие микросхемы, изготовленные в домашних условиях будут иметь как минимум образовательную и конечно декоративную ценность.

Всем известны свойства ионисторов — эти электрохимические устройства сочетают свойства конденсаторов и химических батарей. Они способны очень быстро заряжаться/разряжаться и хранить гораздо больше энергии, чем обычные конденсаторы, за счёт уникальной особенности — двойного слоя ионов и противоионов, которые выполняют роль обкладки электролита.

Никто раньше не мог предположить, что возможно создание ионисторов из кремния, без применения химического электролита. Однако, научная статья в журнале Scientific Reports от 22.10.2013 г свидетельствует о том, что учёным из университета Вандербильта удалось это сделать. Они впервые в мире создали кремниевый ионистор методом травления кремниевой подложки и покрытия «вафли» графеном.

Сложно даже описать, какие перспективы это сулит для мобильной электроники, ведь теперь хранить заряд можно непосредственно на микросхеме, без необходимости заряжать химический аккумулятор! Представьте солнечные батареи, которые запасают заряд и выдают электричество круглые сутки. Мобильный телефон или ноутбук, который заряжается за несколько секунд и работает неделю без подзарядки или, наоборот, может разрядиться за секунду, как электрошокер. И это только самые очевидные примеры.

На «Дожде» прошли дебаты Алексея Навального и Анатолия Чубайса об эффективности Роснано. В подтверждение своей позиции в финале дебатов глава Роснано подарил Навальному чёрный чемодан, набитый нанотехнологиями. Фото содержимого чемодана Навальный опубликовал в блоге. Я разобрался, что это за артефакты, зачем они нужны и причём тут нанотехнологии.

Жизненная форма на основе кремниевой органики. Рендер: Lei Chen and Yan Liang (BeautyOfScience.com) для Калифорнийского технологического института в Пасадене

Авторы научно-фантастических произведений давно предполагали, что инопланетная жизнь не обязательно должна быть основана на углероде. Например, в качестве основы может использоваться ближайший аналог углерода в таблице Менделеева — кремний (Si). Он похож на углерод по некоторым химическим свойствам. Например, подобно атомам углерода, для атомов кремния является характерным состояние sp³-гибридизации орбиталей. Специалисты называют кремний наиболее вероятным претендентом на роль структурообразующего атома в альтернативной биохимии.

Фольга из перовскита. Масштабная линейка 1 см

Судя по всему, фотоэлементы из перовскита вместо кремния становятся одной из самых перспективных технологий изготовления солнечных панелей. В России такие исследования вести опасно, а вот зарубежные учёные добились определённых успехов.

Сейчас существуют определенные трудности дальнейшего масштабирования технологии полупроводников, а также связанная с этим проблема повышения производительности процессора без увеличения тактовой частоты.

Исследователи из Калифорнийского технологического института считают, что они смогут решить существующую проблему, вернувшись к очень старой технологии. Электронные лампы, по словам исследователя Акселя Шерера, могут стать ключом к повышению производительности транзисторов и снижению потребляемой мощности.

Сначала человек придумывал и создавал новые устройства. Потом совершенствовал их работу. А что дальше? А дальше — уменьшение размеров этого устройства при тех же (или даже лучших) характеристиках и мощности. Вот и ученые из Университета штата Орегон пошли по той же тропе и создали самый маленький на данный момент электрооптический модулятор. Размер сего изобретения — 0,6 микрон на 8 микрон. Такими габаритами могут похвастаться разве что бактерии, и то не все. Будучи в 10 раз меньше подобных устройств, мини-модулятор потребляет в 100 раз меньше энергии. При этом его эффективность работы не уменьшилась за счет уменьшения размеров и снижения потребляемой энергии.

С точки зрения науки наш прекрасный мир, окружающий нас, это нескончаемый поток данных. Каждый твит, каждый комментарий под видео на YouTube, переписка с родными посредством мессенджеров, кино, игры, цифровые книги и т.д. и т.п. Все это формирует так называемое информационное поле Земли. Концентрация данных в нем с каждым годом растет. Так к 2025 году общий объем данных в мире составит 163 зеттабайта (по данным forbes). Для примера, у меня есть внешний накопитель объемом 1 Тб, что по современным меркам не так и много. 163 зеттабайта это эквивалентно 163 миллиардам моих HDD. Площадь такого скопища носителей составила бы примерно 1,47 Тм² (1 Тм = 10¹² м), не говоря уже про массу в 26 080 000 тонн.

Это все забавные цифры, но проблема хранения большого объема данных существует, и ее пытаются решить многие ученые в мире. Сегодняшние наши герои смогли усовершенствовать собственное изобретение, использующее технологию атомной памяти. Как они это реализовали и как скоро подобная технология станет общедоступной мы узнаем из их доклада. Поехали.

Дьявол в мелочах. Этой фразой можно очень коротко и точно описать процесс поисков новых строительных кирпичиков современных технологий. Ведь даже ядерное оружие со всей его разрушающей мощью создано на основе процессов протекающих на атомарном уровне. Сегодня мы будем с вами знакомиться с исследованием, также затрагивающим атомы, но не для применения их для разрушения, а для созидания. А именно об управлении электронами и их поведением, что поможет развитию технологий квантовых вычислений и искусственных нейронных сетей. Как ученым удалось, так сказать, посадить электрон на поводок и выгуливать его по заданному пути мы узнаем из их доклада. Поехали.

<< До этого: Пробираясь на ощупь в темноте

Горнило войны подготовило почву для появления транзистора. С 1939 по 1945 года технические знания из области полупроводников невероятно сильно разрослись. И тому была одна простая причина: радар. Самая важная технология войны, среди примеров применения которой: обнаружение воздушного налёта, поиск подводных лодок, направление ночных авиарейдов на цели, наведение средств ПВО и морских орудий. Инженеры даже научились впихивать крохотные радары в артиллерийские снаряды, чтобы те взрывались при пролёте рядом с целью – радиовзрыватели. Однако источником этой новой мощной военной технологии была более мирная область: изучение верхних слоёв атмосферы в научных целях.

<< До этого: Из горнила войны

Более сотни лет аналоговая собака виляла цифровым хвостом. Попытки расширить возможности наших органов чувств – зрения, слуха, и даже, в каком-то смысле, осязания, вели инженеров и учёных на поиски лучших компонентов для телеграфа, телефона, радио и радаров. Лишь по счастливой случайности эти поиски обнаружили путь к созданию новых типов цифровых машин. И я решил рассказать историю этой постоянной экзаптации, во время которой инженеры электросвязи поставляли исходные материалы для первых цифровых компьютеров, а иногда даже сами проектировали и создавали эти компьютеры.

Но к 1960-м годам это плодотворное сотрудничество подошло к концу, а с ним и моя история. Изготовителям цифрового оборудования уже не нужно было заглядывать в мир телеграфа, телефона и радио в поисках новых, улучшенных переключателей, поскольку сам транзистор обеспечил неисчерпаемый источник улучшений. Год за годом они копали всё глубже и глубже, всегда находя способы экспоненциально увеличивать скорость работы и уменьшать стоимость.

Однако ничего этого бы не произошло, если бы изобретение транзистора остановилось бы на работе Бардина и Бреттейна.