Křemík a grafen pro tvorbu průhledných pamětí

Karel Javůrek  |  Věda

Čipy jsou stále menší a do budoucna je bude nutné integrovat například do displejů v brýlích. Vědci již našli způsob, jak čipy zprůhlednit.

Současné čipy jsou tvořeny z křemíku. Ať už se jedná o ty nejvýkonnější výpočetní čipy v superpočítačích a výpočetních grafických kartách, nebo miniaturní a vysoce integrované úsporné čipy v mobilních zařízeních, všude je základem křemík.

Paměti jsou o trochu jednodušší čipy, jsou ale vyráběny stejnou technologií a ze stejných materiálů. Díky integraci a menším výrobním technologiím se čipy zmenšují. Jinými slovy na stejnou plochu dokážeme vměstnat více tranzistorů, které v logickém propojení poskytují větší výkon.

Zařízení budoucnosti, jako například Google Glass, jsou však extrémně malá. I současnými technologiemi zmenšená elektronika je pro ně zbytečnou zátěží. Důležitým prvkem je totiž samotné zobrazení dat, které člověk potřebuje vidět, vše ostatní je jen nutný materiál okolo.

Ale co kdyby obvody byly průhledné a mohly se integrovat přímo do displeje tak, aby nebyly vidět?

Oxid křemičitý a grafen v průhledné fólii

Elektronika nemusí vypadat tak, jak vypadá dnes. Součástky, které nejsou vidět, velmi lákají, což dokazuje i pokročilý výzkum Univerzity Rice.

Vědci z této univerzity vzali jeden z nejběžnějších materiálů na Zemi – křemík, respektive anorganickou sloučeninu oxid křemičitý. Už v roce 2008 ukázali technologii, jak tuto látku využít pro přepínání stavů, což je základ fungování elektronických obvodů.

Ukázka paměti z oxidu křemičitého a grafenu. Zdroj: Rice University
Ukázka paměti z oxidu křemičitého a grafenu. Zdroj: Rice University

Tentokrát se vědcům podařilo vyrobit funkční prototyp paměti non-volative (data zůstanou uložena i po odpojení napájení, podobně jako například u paměti flash). Je tvořena z oxidu křemičitého a grafenu a uložena v ohebné plastové fólii – viz další informace na webu Nature.com.

V obvodu se napětí šíří skrze oxid křemičitý s grafenovými terminály. Jednotlivé kanály mohou být reprezentovány jako nuly nebo jedničky, přičemž při přivedení nižšího napětí může být kanál přerušen a posléze opět vytvořen. To by mělo být možné udělat i více než tisíckrát, podobně jako u pamětí flash. S chytrými algoritmy lze tak v rámci kapacity celého čipu vytěžovat poškozující se části postupně a docílit tak dostatečně dlouhé výdrže po celou dobu reálné použitelnosti přístroje (jednotky let).

Ohebná a průhledná paměť propustí až 95 % světla, je tak ideální k integraci do displejů nebo brýlí. Zdroj: Rice University
Ohebná a průhledná paměť propustí až 95 % světla, je tak ideální k integraci do displejů nebo brýlí. Zdroj: Rice University

Ohebná a téměř dokonale průhledná fólie propustí až 95 % světla a již v současném stavu vývoje se vědcům daří vyrábět tyto čipy s 80% výtěžností. To je velmi vysoké číslo, alespoň při porovnání výtěžnosti výroby podobných technologií v laboratorních a sériových podmínkách.

Paměť a čipy přímo v brýlích a displejích

Nový objev kombinuje křemík a grafen pro tvorbu průhledných integrovaných obvodů – pamětí. Do budoucna si lze ale představit i složitější konstrukce výpočetních čipů. Současný prototyp paměti využívá na uložení jednoho bitu dva terminály (buňky), což umožňuje poměrně jednoduchou konstrukci i na výrobu. Ve vývoji jsou ale i trojrozměrné varianty s více úrovněmi.

Jednou z výhod použití těchto materiálů a konstrukce je také vysoká odolnost proti vysoké teplotě. Dle informací vydrží až 700 stupňů Celsia. Obvody tak mohou být umístěny přímo do výpočetních čipů nebo do jejich blízkosti.

Představa průhledné elektroniky prostupující naším životem a předmětů, se kterými operujeme, tak nemusí být nepředstavitelná, jak se na první pohled může zdát. Ostatně inženýři již před rokem dokázali vytvořit i prototyp průhledné baterie:

Takže nic nebrání tomu, aby počítačové zařízení bylo v budoucnu ve formě průhledné látky různých tvarů dle použití. Podobně jako to u svých představ ukázala v efektním videu společnost Corning:

Nejčtenější