IBM первой в мире создала графеновую интегральную схему
Голубой гигант первым в мире разработал интегральную микросхему на базе графена, притом что многие технологии для этого были взяты из того их спектра, который используется в производстве кремниевых чипов. Не далек тот час, когда беспроводные коммуникационные устройства станут очень мощными, а стоимость компьютерных дисплеев невероятно снизиться.
Проблема, стоящая перед инженерами IBM, пытавшимися собрать интегральные схемы из высокочастотных графеновых транзисторов, состояла в различии характеристик графена, как двумерной аллотропной модификации углерода, и других материалов: в ходе монтажа очень легко повредить одноатомный графеновый слой, а комбинировать его с золотом, алюминием и палладием ставится вообще отдельной задачей.
Созданная IBM при финансировании Управлением перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (DARPA) схема, широкополосный микшер частот, работает на частотах вплоть до 10 ГГц, или 10 млрд циклов в секунду, притом что это далеко не предел. Микшер умеет преобразовывать высокочастотные волны в низкочастотные. Схема включает аналоговый графеновый транзистор и пару катушек индуктивности, объединенных на подложке из карбида кремния. Что интересно, прототип не теряет своей производительности в широких температурных пределах: от 27 до 127 градусов по Цельсию.
Графен представляет собой очень тонкий материал, составленный из одноатомного слоя углерода, упорядоченного в сотовой структуре. Графен обладает превосходными электрическими, механическими и тепловыми свойствами. Но и до сих достаточно затруднительно объединить графеновые транзисторы с иными материалами вроде кремния, да и технологии производства еще находятся на очень примитивном уровне.
Современные кремниевые микросхемы могут масштабироваться до частот в пределах 40 ГГц. Таким образом, микросхемы, умеющие обрабатывать длины волн в 10 ГГц, позволят разнообразить электронные устройства. Графеновые изделия востребованы в оборонной и военной сферах, обеспечивая основу для короткодиапазонной, сверхзащищенной связи, которую трудно расшифровать. Радары на базе графена позволят увеличить разрешение отслеживаемых объектов. Ультратонкая природа графена предполагает его встраивание в стеклянные панели: представьте, телевизоры и мобильники получат совсем недорогие экраны с высоким разрешением. Высокочастотные характеристики графена дадут жизнь сотовым телефонам, работающим даже в условиях крайне слабого приема сигнала.
Впрочем, на сегодняшний день графен вряд ли сможет заменить собой КМОП-транзисторы, на основе которых строятся все микропроцессоры и компьютерная память, так как физические его свойства отличаются от таковых в полупроводниках: графен нельзя использовать для полноценного переключения между логическими состояниями «включено»-«выключено».
© СОТОВИК