Всем ясно, что кремниевая электроника всё же имеет пределы, связанные с молекулярной природой вещества. Несмотря на то, что несколько раз пределы применимости кремниевой технологии изготовления ИС отодвигались, ясно, что транзистор меньше 10 нм уже никак не сделаешь. Соответственно число транзисторов на кристалле тоже будет ограничено несколькими миллиардами. В связи с чем встаёт вопрос: а есть ли реальная альтернатива кремниевой технологии?

 

Сейчас очень популярны демагогические демарши в сторону т.н. "молекулярных" элементов, которые смогут ещё максимум на порядок уменьшить размер элементов, что приведёт к увеличению числа элементов на 2 порядка. Но, с другой стороны, кроме смих элементов нужна ещё и достаточно надёжная и дешёвая технология соединения колоссального (>10^10) числа этих элементов между собой. И с этим у молекулярных компютеров проблемы - как же это делать, если длина волны, сравнимая с характерным элементом такой схемы - жёсткий рентген? Химические компютеры не смогут плостью заменить цифровые, поскольку всё же они работают статистически.

 

Но почему-то складывается ощущение, что никто не замечает элементарного способа увеличения потенциального числа элементов на несколько порядков, связанного с переходом от планарных схем к объёмным. Так для создания квадратной планарной схемы с 10^9 элементов нужно иметь матрицу примерно 30 000 х 30 000 элемнтов, но если 10^9 элементов надо упаковать в куб с ребром 1 см, то на ребре куба нужно располагать уже всего 1000 элементов. То есть при одинаковом числе элементов в случае объёмной схемы эти элементы могут быть в 30 раз больше. При размере кремниевого эл-та около 0.1 мк эквивалентный объёмный элемент будет уже около 3 мк, что уже в несколько раз больше длины волны видимого света.

 

Встаёт вопрос: а как делать объёмные структуры огромной сложности? Есть гипотеза, как это можно сделать: объёмная голографическая фотолитография в прозрачной среде. То есть принцип тот же, но уже в объёме. Заметим, что кремний в принципе не прозрачен, поэтому он и остальные полупровода не подходят. Что может работать в прозрачной среде? Оптика! Если подобрать хорошую нелинейную оптическую среду, нучиться делать в ней световоды (в объёме), а также участки с задаными нелинейными свойствами, то решатся следующие основные проблемы:

1) огромное число элементов (>10^9)

2) разумный размер всей схемы (~1 см)

3) литографический метод создания, что создаёт предпосылки для потенциальной дешивизны изготовления.

 

Очень разумным видится для кодирования 1-0 в оптических схемах использовать не "есть свет" - "нет света", а поляризацию (вертикальная - горизонтальная), поскольку автоматически решается задача инвертора (операции "не") - это просто поворот плоскости поляризации на 90 град.

 

Основной вопрос - как сделать плоскость поляризации устойчивой в волноводе? Ведь если она случаянно окажется чуть-чуть повёрнутой, и плоскость поляризации неустойчива в основных направлениях, то ничего работать не будет. Второй основной вопрос, вообще говоря, связанный с первым: а как сделать хоть один другой элемент "и" , "или"?

Здесь без нелинейных эффектов не обойтись. Какие есть варианты?

 

1) вариант использования каких-то квантовых свойств. Он предполагает переизлучение поглащённого кванта света в строго определённой плоскости поляризации. Этот вариант кажется не очень хорошим, поскольку переизлученный фотон может иметь другую длину волны.

 

2) электрооптические эффекты. По-моему это называется эффектом Фарадея - поворот плоскости поляризации в магнитном поле. Если излучение определённой поляризации сможет вызывать ток в нужном направлении, то этот ток может поворачивать плоскость поляризации другого пучка света.

 

Вот такие дела...

 

Ну, и на последок вкусность. Если бы можно было оптический процессор эксплуатировать одновременно на нескольких разных длинах волн (только чтобы они не интерферировали между собой!) то эффективно добавилась бы ещё одна размерность :drug:

Правда в ИАиЭ мне сказали, что это невозможно... Но хочется!

 

Если кому интересно, то можно пообсуждать.

Только ради бога - не флеймить в этом топике! Вопросы-то серьёзные.

В принципе очень хотелось бы почитать конструктивную реакцию на вышепредложенное Миши Степанова (Misha). Он мега-теоретик, мож чего и присоветует.

на самом деле я вижу главную прелесть "печатной" технологии изготовления чипов в том, что можно изготовлять "чистые" (или пустые) чипы, на которые потом сам пользователь сможет "скомпилировать" нужную ему схему. То есть он закачивает схему нужного ему процессора и ваяет его прямо на месте. Это бы позволило разрабатывать процы по типу open source.

???

Вы вообще представляете, сколько элементов в процессоре - даже не дискретных (которые тоже есть, кстати), а именно печатных?

Разводка, слои, пятое-десятое?

Фраза "закачивать и ваять" - это просто, извините, бред. ;) Без обид.

я представляю себе, сколько элементов в современном процессоре - около 100 000 000.

А насчет того, бред или не бред "закачать схему и её напечатать в кремнии" - это зависит от того, возможна ли технически предлагаемая мной технология или нет. Собственно от этой идеи (компиляция "в кремний" на чипе) - я и отталкивался, когда придумывал идею технологии печати схем микроскопической головкой.

В целом, идея имеет право на жизнь. Но исключительно как утопическая.

Даже обычный пульт для телека развести грамотно - это надо огого постараться, плюс пециальный софт желательно плюс неслабые познания в радиотехнике.

А тут - многослойная техника, куча проблем, отсутствие знаний по схемотехнике да и много еще чего. Было бы так просто, интел, атлон и ibm бы не вкладывали миллиарды средств ежегодно в разработку процессорной техники.

Насчет позиционирования и сканирующих микроскопов - там точность значительно ниже, чем нужна для печати.

Да и AFM поверхность запортит скорее всего, плюс он обычно за иголкой столько говна таскает - особенно когда с углеродом работать придется.

Напыление из медной плазмы - скорее всего будет хлипковатым и расползется.

Проблема адгезии меди к кремнию тоже не из простых.

В целом все это если и получится, будет настолько громоздким, медленным и дорогим, что проще будет купить 64-процессорный кластер и работать на нем ;)

Насчет предложенной идеи перейти к объемным структурам от планарных есть несколько возражений. Коль в разговоре еще фигурируют абстрактные "элементы" предполагаю что пока они полупроводниковые

1. Никто не говорит про охлаждение, а меж тем зря, если нынешнему процессору вместо слоя термопасты и куллера сверху насобачить дополнительный слой кремния с элементами - охлаждаться он лучше не станет, а с этим уже сейчас проблемы.

2 Если имеем сделанный на одном кристале процессор объемной разводки в нем будут места где интенсивность работы(следовательно температура) разные - в итоге - напряжения что можно и кристалл расколоть.

3 Вырастить толстый слой кремния без дефектов на порядки сложнее чем тонкий эпитаксиальный слой. Будут дефекты-не будет процессора.

ну а про структуры в 2-3 нанометра, допустим их создают(о чем не слышал), но тогда вопрос - можно ли их размещать близко на схеме, и если можно при какой температуре. Ибо насколько мне известно главной проблеммой станет туннелирование электронов между элементами, и даже если они сами будут маленькими, их придется далеко растаскивать.