В современных процессорах электрические сигналы передаются по медным проводникам, которые окружены изолятором. Между соседними проводниками возникает паразитная емкость, которая приводит к утечкам, мешает повысить частоту процессора и заставляет увеличивать ток, текущий по проводникам, чтобы снизить их взаимное влияние. А это, в свою очередь, приводит к дополнительному рассеянию тепла. Чтобы уменьшить паразитную емкость, надо либо разместить проводники дальше друг от друга, либо уменьшить диэлектрическую проницаемость изолятора между ними. В этом смысле вакуумный зазор между проводниками – самое лучшее решение проблемы.
Чтобы сформировать вакуумные полости в процессоре, одной фотолитографией уже не обойтись. Вместо нее ученые разработали и запатентовали новый технологический процесс. Сначала формируется слой с медными проводниками и карбоносиликатным стеклом между ними. Сверху его покрывают тонким слоем специального состава, в котором в результате последующего нагрева образуются триллионы одинаковых пор диаметром всего 20 нм, что существенно меньше предельных возможностей современной фотолитографии. Благодаря «самосборке» поры строго одинаковы и равномерно распределены по всей поверхности трехсотмиллиметровой пластины. Через эти поры стекло между проводниками вытравливают, что приводит к образованию вакуумных зазоров. В то же время пористый слой достаточно прочен, чтобы выдержать вес следующего слоя диэлектрика. Кстати, очень похожий процесс «самосборки», только не в плоском, а в трехмерном варианте и на других масштабах, давно используют хорошие хозяйки, получая пышный торт с помощью правильного сочетания добавок соды и уксуса к тесту.
Новая технология легко и без всяких переделок встраивается в обычную производственную линию. В 2009 году этот процесс планируется внедрить на фабрике IBM в Восточном Фишкилле (штат Нью-Йорк), поначалу его будут использовать для производства серверных чипов. ГА
«Умный» пластиковый лист для беспроводного снабжения энергией самых разнообразных устройств изготовили ученые из Токийского университета. Удачная реализация старой идеи с использованием новейших технологий обещает нам избавление от пыльных клубков проводов в домах и офисах.
Прототип нового устройства размером с наш журнал имеет толщину около миллиметра, весит 50 г и способен передавать до 40 Вт любому аппарату, снабженному специальной приемной катушкой. Принцип его работы не нов – энергия передается от одной катушки к другой, как в обычном трансформаторе. Гораздо труднее обеспечить эффективность и безопасность передачи энергии за доступную цену. В новом устройстве эффективность достигает 81%, что кажется не слишком блестящим, но вполне терпимым результатом по сравнению с обычной эффективностью в 93% всей силовой сети передачи энергии от электростанции до лампочки в люстре.
Но и этот результат был достигнут с большим трудом. Гибкий лист просто набит электроникой. Помимо матрицы плоских медных передающих катушек в нем размещается матрица дополнительных сенсорных катушек, которые определяют местоположение приемной катушки. Если ее поднести к листу ближе, чем на 2,5 см, то с помощью электронной схемы из органических транзисторов и микромеханических переключателей ближайшая силовая катушка автоматически включается на передачу. Так исключается бессмысленное излучение в пространство.
Все четыре слоя устройства изготавливают печатным способом. Плоские медные катушки – с помощью трафаретной печати, а слои с транзисторами и переключателями – с помощью печати струйной. В результате получается гибкий лист ориентировочной стоимостью 100 долларов за квадратный метр. Такие листы в умном доме можно положить на стол, встроить в пол и стены. В подобном доме не понадобятся электрические розетки, поскольку всё – от гирлянд на новогодней елке до плоского телевизора на стене, от сотового телефона до робота-пылесоса – можно будет обеспечить энергией беспроводным способом.
Несмотря на большой интерес к новинке многих компаний-производителей, авторы пока не торопятся внедрять свое детище в массовое производство. По их оценкам, потребуется еще лет пять для отладки технологии и выработки стандартов беспроводной передачи энергии. ГА
Все идет к тому, что магазины электроники скоро будут похожи на нынешние мебельные салоны: вместо законопаченных гарантийными пломбами «братьев по разуму» из них будут выноситься коробки с разрозненными деталями и инструкцией. Именно так видят будущее сотрудники кафедры робототехники питсбургского Университета Карнеги-Мелона, разработавшие универсальный «робоконструктор» TeRK. C помощью этого шедевра, созданного при финансовой поддержке таких столпов хайтека, как Google, Intel и Microsoft, даже безнадежному «чайнику» по силам собрать интеллектуальную игрушку, способную автономно принимать решения и успешно общаться с внешним миром.