Все меньше и меньше

Юрий Свидиненко

Спецвыпуск: Хакер, номер #055, стр. 055-046-7

В отличие от планового перехода Intel и других компаний на все меньшие и меньшие технологические ноды (техпроцессы еще и так называются), компания IBM в этом году сделала революционный девайс - так называемую многоножку (Millipede). Первые упоминания о ней появились в 1999 году. Тогда еще никто серьезно не думал о том, что когда-нибудь в чип размерами 6х6 миллиметров можно засунуть… 4096 атомно-силовых микроскопов! Это кажется фантастикой, но я объясню, в чем тут секрет.

Вспомни, что такое перфокарты. Это такие картонки с дырочками, на которых еще в ледниковый компьютерный период хранили программы. Пробитая дырочка соответствовала "1", непробитая - "0". В то суровое время у каждого уважающего себя программиста был персональный дырокол :).

Теперь представь себе, что ты уменьшил дырки на этой картонке до размеров молекул. Представил? Теперь их можно найти только с помощью того же АСМ. Но вот беда: даже самую простую информацию из десятка байтов один зонд микроскопа будет считывать полчаса. Поэтому надо распараллелить этот процесс и поставить много зондов АСМ-микроскопов.

Именно так и думали ученые из IBM, когда в их головы пришла идея о возрождении перфокарт в наномасштабе.

Поскольку зондов, ощупывающих носитель-перфокарту, много, то устройство назвали многоножкой (или тысяченожка - millipede). Этот девайс представляет собой "чистую" цифровую технологию, так как на носителе записываются биты, а не электроны.

Благодаря нанотехнологиям чип изготовлен по 10-нанометровому техпроцессу, который позволяет размещать на органической пленке-перфокарте углубления диаметром 10 нанометров. Расстояние между углублениями составляет 100 нанометров, что позволило разместить на чипе довольно большую матрицу атомно-силовых кантилеверов (раньше я их называл зондами, но вот так правильнее). Наличие углубления соответствует логической единице, а его отсутствие - логическому нулю. При чтении данных специальный привод кремниевого "стола", на котором размещена пленка с данными, перемещает ее в плоскости по заданным координатам X и Y. А привод мультиплексора позволяет управлять каждым кантилевером индивидуально, обеспечивая адресацию памяти. При этом матрица кантилеверов обеспечивает параллельное чтение/запись данных.

Каждый кантилевер производит операции "чтения/записи" только в отведенной для него области. При этом операция записи происходит термомеханическим путем с помощью головок кантилеверов. Для поддержания постоянной температуры пленки, необходимой для проведения процедур записи и стирания данных, на чипе находится ряд нагревательных элементов.

Толщина слоя ПММА (ПММА - полиметилметакрилата), на котором хранятся данные, составляет 70 нанометров. Принцип работы устройства в целом позаимствован у систем, работающих с перфокартами. Но, в отличие от бумажных перфокарт, многоножка умеет стирать продырявленную ею информацию (благодаря пластическим свойствам ПММА и ряду нагревательных элементов).

Уже готовый выставочный чип, представленный в этом году компанией на суд общественности, может хранить 1,2 Терабит (или 153 Гб) на площади в квадратный дюйм. Для сравнения представь чип размерами с почтовую марку, на которой можно записать содержимое 25 DVD-дисков. Размеры матрицы 4096 кантилеверов, представленной на выставке CeBit в Ганновере 11 марта 2005 года - 6,3х6,3 миллиметра.