Pamięć polimerowa

Podczas gdy producenci mikroukładów coraz bardziej wyciskają coraz więcej z krzemu, najbardziej radykalne ulepszenia w przemyśle elektronicznym mogą pochodzić z zupełnie innego materiału: plastiku. Laboratoria na całym świecie pracują nad układami scalonymi, wyświetlaczami do urządzeń przenośnych, a nawet ogniwami słonecznymi, które opierają się na polimerach przewodzących prąd elektryczny — a nie na krzemie — do wytwarzania tanich i elastycznych komponentów elektronicznych. Teraz dwóch wiodących światowych producentów chipów ściga się, aby opracować nowy materiał do tego plastikowego arsenału mikroelektronicznego: pamięci polimerowej.

Advanced Micro Devices z Sunnyvale w Kalifornii współpracuje z Coatue, start-upem w Woburn, MA, nad opracowaniem chipów przechowujących dane w polimerach, a nie w krzemie. Według Andrew Perlmana, dyrektora generalnego Coatue, technologia ta może prowadzić do tańszej i gęstszej alternatywy dla układów pamięci flash — typu pamięci używanego w aparatach cyfrowych i odtwarzaczach MP3. Tymczasem Intel współpracuje z Thin Film Technologies w Linkping w Szwecji w zakresie podobna pamięć polimerowa o dużej pojemności.

Ta historia była częścią naszego wydania z września 2002 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Produkcja mikroelektroniki polimerowej jest potencjalnie znacznie tańsza niż urządzenia krzemowe. Zamiast wielomiliardowego sprzętu produkcyjnego, który wytrawia obwody na płytce krzemowej, producenci mogliby ostatecznie użyć drukarek atramentowych do natryskiwania obwodów płynno-polimerowych na powierzchnię. Pamięć polimerowa ma dodatkową zaletę: w przeciwieństwie do pamięci w komputerze, zachowuje informacje nawet po wyłączeniu zasilania. Taka nieulotna pamięć oferuje potencjalne korzyści — nie najmniejszą z nich jest perspektywa, że ​​nigdy nie trzeba będzie czekać na uruchomienie komputera — a wielu badaczy pracuje nad różnymi podejściami (patrz Magnetic Random-Access Memory, TR lipiec/sierpień 2002). Ale pamięć polimerowa może potencjalnie przechowywać znacznie więcej danych niż inne nieulotne alternatywy.

Pamięć polimerowa przechowuje informacje w zupełnie inny sposób niż urządzenia krzemowe. Zamiast kodowania zer i jedynek jako ilości ładunku przechowywanego w komórce, chipy Coatue przechowują dane w oparciu o rezystancję elektryczną polimeru. Korzystając z technologii licencjonowanej przez Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles i Rosyjską Akademię Nauk w Nowosybirsku, Coatue wytwarza każdą komórkę pamięci jako polimer umieszczony między dwiema elektrodami. Zastosowanie pola elektrycznego do ogniwa obniża rezystancję polimeru, zwiększając tym samym jego zdolność przewodzenia prądu; polimer utrzymuje swój stan do momentu przyłożenia pola o przeciwnej polaryzacji, aby podnieść jego opór z powrotem do pierwotnego poziomu. Różne stany przewodnictwa reprezentują bity informacji.

Polimerowe komórki pamięci firmy Coatue mają rozmiar około jednej czwartej konwencjonalnych komórek krzemowych. W przeciwieństwie do urządzeń krzemowych, ogniwa polimerowe można układać w stosy, tworząc trójwymiarową strukturę. Taka architektura może przełożyć się na układy pamięci o kilkakrotnie większej pojemności pamięci flash. Do 2004 roku Coatue ma nadzieję, że na rynku pojawią się układy pamięci, które będą w stanie przechowywać 32 gigabity, przewyższając pamięć flash, która do tego czasu powinna pomieścić około dwóch gigabitów.

Ale przekształcenie pamięci polimerowej w produkt komercyjny nie będzie łatwe. Technologie pamięci konkurują nie tylko pod względem pojemności, ale także szybkości, zużycia energii i niezawodności. Trudność polega na spełnieniu wszystkich wymagań obecnych krzemowych układów pamięci, mówi Thomas Theis, dyrektor nauk fizycznych w IBM Watson Research Center w Yorktown Heights w stanie Nowy Jork. Dopóki nowe materiały pamięci nie będą w stanie konkurować z wysoką wydajnością krzemu, zauważa Theis, prawdopodobnie będą one ograniczone do zastosowań niszowych.

Jednym z prawdopodobnych zastosowań jest jednorazowa elektronika, gdzie decydującym czynnikiem jest koszt, a nie wydajność. Naukowcy z Bell Laboratories Lucent Technologies pracują nad polimerowymi urządzeniami pamięci do wykorzystania w znacznikach identyfikacyjnych. Pamięć polimerowa wyprodukowana w Bell Labs jest wciąż stosunkowo powolna jak na standardy krzemowe, a przewidywana pojemność jest rzędu kilobita. Jednak, jak mówi chemik z Bell Labs, Howard Katz, elastyczne i niedrogie polimerowe urządzenia pamięci mogą być bardzo atrakcyjne w przypadku, powiedzmy, znaczników identyfikacyjnych, które należy wyrzucić po kilku użyciach.

Wraz z postępem technologii pamięci polimerowej może utorować drogę komputerom wykonanym w całości z plastikowych elementów elektronicznych, od wyświetlacza po układ logiczny. To może potrwać kilkadziesiąt lat, ale gdy naukowcy przesuwają granice polimerów, wizja wydaje się mniej naciągana. A w perspektywie krótkoterminowej Coatue twierdzi, że jego pamięć polimerowa może zostać zintegrowana z istniejącą infrastrukturą krzemową. Rewolucja już się rozpoczęła, mówi chemik z MIT Tim Swager, doradca naukowy Coatue.

ukryć