В феврале 2009 года одна американская компания построила первый гибридный чип, содержащий пизасторы и транзисторы. Из пизасторов можно строить эффективную, энергонезависимую память и логические блоки, способные в ряде случаев заменять транзисторы. Пизасторы во время работы требуют небольших токов, а значит, мало греются. Их можно упаковывать намного плотнее.

Рис. Один пизастор – это одно пересечение двух тончайших проводников, между которыми нанесена прослойка из специального материала

 

 

Стэнли Уильямс, в группе которого и был создан пизастор, утверждает, что сто пизасторов эквивалентны примерно 700–1200 транзисторам. Опытная схема содержала 882 пизастора. При этом они располагались в паре отдельных районов схемы, а транзисторы находились на периферии. Соединяли их длинные проводящие дорожки-лучи. Для уплотнения чипов такая архитектура не слишком выгодна. Поэтому был сделан ещё один шаг вперёд: Уильямс и его команда сумели нанести при помощи нанолитографии слой из 10 тысяч пизасторов поверх классической кремниевой CMOS-микросхемы.

Самым крупным препятствием тут оказалась неровная поверхность чипа. Даже выступы в одну десятитысячную миллиметра были чрезмерно большими. Потому конструкция тщательно полировалась. Затем на плоскость кремниевой схемы нанесли решётку из наноразмерных проводников (100 х 100 штук). В каждой точке пересечения к электрическому соединению был добавлен двойной сэндвич из диоксида титана, что и было ничем иным, как пизастором. Набор дополнительных медных проводников соединил полученную решётку с изначальной кремниевой пластинкой внизу.

Рис. Схема нового чипа с добавочным слоем пизасторов. Детали этой работы можно найти в статье в Nano Letters

«Новая гибридная система поднимает сети маршрутизации сигналов и коммутаторы над плоскостью CMOS-чипа», – говорит Уильямс. – «Это высвобождает пространство на основном слое CMOS для большего количества элементов, эффективно увеличивает плотность схемы без необходимости уменьшать транзисторы дальше».

Комбинация транзисторов и пизасторов позволяет создавать и программируемые логические матрицы (field-programmable gate array) – перестраиваемые на ходу чипы для экспериментов в области электроники, которые исключают необходимость в постройке множества опытных схем с различной архитектурой.

Дальше можно на этой основе построить схемы, работающие с множественными состояниями ячеек памяти. Сами пизасторы и проходящие через них токи можно настроить так, что в данных элементах смогут храниться не только двоичные единицы и нули, но и фиксированные значения вроде 0,2, 0,5 или 0,9, – объясняет Цзяньхуаянь, один из участников проекта. Это делает работу гибридного устройства похожей на принцип коммуникации нервных клеток, что открывает дорогу новым чипам для пизатых вычислений.

Отжаблено