Все меньше и меньше

Юрий Свидиненко

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-046-6

Этот механический монстр хорош отсутствием тепловых шумов и обязан этим тому, что сток и исток физически разделены.

"Применение маятника в качестве переносчика электронов позволит транзистору работать в условиях повышенной радиоактивности", - говорит Блайк. Поэтому одним из применений такого механотранзистора станет космическая электроника.

Другие работы, ведущиеся в области квантовой электроники (перенос одиночных электронов - это уже квантовая электроника), направлены на уменьшение размеров чипов и одновременно на увеличение их быстродействия.

И опять-таки все крутится вокруг транзисторов-ключей. Поскольку квантовым ключам не страшен фундаментальный барьер, то буквально все крупные компании проводят исследования в области квантовой электроники.

Одним из самых перспективных квантовых транзисторов считается матричный ключ. Им порадовали мировое электронное сообщество японцы.

Ученым из японского Национального института материаловедения удалось перенести старую технологию механоэлектрических выключателей на квантовый уровень. Они создали миниатюрный механический выключатель, подобный обычному рубильнику, но только без механических частей.

Принцип работы выключателя прост: при подаче напряжения на устройство между двумя нанопроводниками возникает или распадается мостик из серебра, который играет роль проводника.

Длина мостика, по которому протекает ток, всего 1 нанометр. Если я тебе раньше не говорил, то сейчас скажу: на отрезке длиной 1 нанометр можно расположить 10 атомов водорода. Поэтому новый квантовый ключ - почти сенсация: длина канала у обычных транзисторов, выполненных по 90-нм техпроцессу, составляет 70 нанометров. И в 2011 году намечается уменьшение канала до 15-ти нанометров! А тут уже сейчас – 1 нм!

Но и это еще не самое интересное. В отличие от обычных механоэлектрических переключателей, у наноаналога нет движущихся механических частей. "Перемычка из серебра возникает между шинами просто от подачи на них напряжения", - говорит Хасегава, директор Национального института материаловедения Японии.

Мостик, состоящий из атомов серебра, формируется, когда между шинами возникает небольшая положительная разность потенциалов. А когда это напряжение меняет знак, мостик разрушается. Квантовое устройство работает при комнатной температуре и обычном окружении (давление, сухость воздуха и пр.).

Прототип, изготовленный учеными, переключается с частотой около 1 МГц (или миллион раз в секунду) при разнице потенциалов между шинами ±600 милливольт. Частота переключений устройства связана с толщиной шин. Как говорит Хасегава, если их уменьшить еще больше, то можно достичь частоты в 1 ГГц. Этот частотный предел использует современная электроника.

Как видишь, не стоит думать, что эволюция компьютеров затормозится при приближении к фундаментальному барьеру. Даже один нанометр - это относительно много. Есть мнения, что можно будет запихнуть аж четыре транзистора в куб размерами 1х1х1 нм. Но это пока только проект.

Многоножка, которую все так ждали