Декабрь 19, 2019 Просмотры 4 просмотра

ЭВМ на кончике иглы. Репортаж с рубежа "монтажников" наномира

Слово "нанотехнологии" в последнее время вошло в наш лексикон так же стремительно, как еще совсем недавно термины "компьютер" или "мобильный телефон".

Непосредственное отношение к разработкам в области нанотехнологий пока имеют немногие научные центры. Войти в их своеобразный клуб стремятся и ташкентцы.

Мы в лаборатории Института электроники имени У. Арифова Академии наук Узбекистана. Вокруг непонятная для неспециалистов сложная аппаратура. Наш собеседник - и.о. директора института Хатам АШУРОВ.

- Прежде всего о самой приставке "нано", - начинает вводить в курс проблемы Хатам Бахрамович. - Происходит она от греческого слова "нанос" - карлик. Приставку "нано" физики используют в наименованиях равных одной миллиардной доле единицы измерения. Так, один нанометр составляет одну миллиардную долю метра. Насколько мало измеряемое нанометрами пространство для человеческого восприятия, даже невозможно представить. Исчезающе мало и время протекающих на этом пространстве процессов, ведь требуется измерять события, происходящие за стомиллиардные доли секунды. Чтобы ощутить краткость такого времени, замечу, что свет, который за секунду может восемь раз обогнуть земной шар, за ее стомиллиардную долю успевает пройти расстояние всего лишь в треть сантиметра.

- Зачем человеку потребовалось забираться в глубины материи и времени?

- Если ответить одним словом, то для микроминиатюризации, - говорит Хатам Ашуров. - Однако, думаю, нам не обойтись без подробностей. Грандиозность задач, связанных с обработкой колоссальных потоков информации, пронизывающих жизнь современного общества, требует высочайшей компактности в пространстве и во времени, создания устройств из тысяч, миллионов и даже миллиардов элементов, размещенных в как можно меньших объемах и срабатывающих за малые доли секунды. При этом еще требуется, чтобы каждый элемент потреблял исчезающие малые количества энергии. И на этом пути наука и техника все ближе приближаются к удивительному творению природы - живому мозгу. Электроника стала глазами и мозгом техники.

- Вам не кажется, что развитие электроники повторяет эволюцию живых существ?

- Да, аналогию можно проследить, - поддерживает мысль Хатам Бахрамович. - Вспомним, что на смену огромным прожорливым и неповоротливым первобытным ящерам с колоссальными мускулами и крохотным мозгом пришли сравнительно небольшие и на первый взгляд гораздо более слабые существа, но в действительности - несравненно более могущественные, ибо они обладали высокоразвитым мозгом, дифференцированной и совершенной нервной системой. На смену медлительной и примитивной технике, которую двигали прожорливые и малоэффективные паровые машины, пришла электрифицированная и автоматизированная техника, которая видит и слышит, которая сама управляет силовыми машинами, принимая решения в зависимости от окружающей обстановки. Первые ЭВМ, уместно вспомнить, имели огромные размеры. Некоторые занимали объем даже многоэтажного дома. Настоящие динозавры техники!

- Но, в отличие от живших в течение миллионов лет настоящих динозавров, развитие электроники идет гораздо стремительнее.

- С этим нельзя не согласиться, - говорит Хатам Ашуров. - Эра ЭВМ началась в середине прошлого века. Первые вычислительные машины работали на электронных лампах и могли выполнять в секунду всего сто-десять тысяч операций. К этому поколению относятся "ONIVAK 1", IВМ 701, "Урал 1", "Стрела". Они применялись для расчетов в области статистики и решения научных и технических задач. Управление велось непосредственно с пульта машины. Второе поколение ЭВМ, к которому относятся знаменитые IВМ 7090, "Минск 22", "Минск 32", БЭСМ-6, работало на транзисторных схемах, хранило память на ферритовых сердечниках и использовало алгоритмические языки. Эти машины уже были способны произвести в секунду до миллиона операций. В середине 60-х годов прошлого века появились ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах и с операционными системами, которые уже могли выполнять до десяти миллионов операций в секунду. С внедрением больших интегральных схем, имевших десять тысяч-миллион компонентов на кристалле-чипе, скорость операций достигла ста миллионов в секунду. От поколения к поколению ЭВМ возрастала и плотность расположения на единице площади интегральной схемы компонентов. Совсем еще недавно размер таких площадок было принято определять миллимикронами. Сегодня эта единица признана устаревшей, и ее заменил нанометр. В наши дни ЭВМ работают на сверхбольших интегральных схемах, насчитывающих до миллиарда компонентов на чипе и способных производить до десяти миллиардов операций в секунду. ЭВМ стали способны решать задачи искусственного интеллекта и общаться со своим создателем - человеком - на его языке.

- Что ожидать дальше?

- Дальнейшей миниатюризации, - отвечает Хатам Ашуров. - Перспектива - создание ЭВМ на кончике иглы. Решением конкретных задач на этом пути и занимается наш институт.

Исследования ведутся, как принято в современном мире, в сотрудничестве с коллегами. Ташкентские физики сотрудничают со специалистами из Института техники полупроводников Штутгардского университета. Получены первые результаты - создано устройство, в котором происходит разделение потока частиц полупроводникового материала на ионную и электронную составляющие и регистрация образованных ими токов. Здесь для читателя, забывшего школьную физику, поясняю, что ионы - это потерявшие или присоединившие электроны атомы.

Хатам Бахрамович показывает плод совместного поиска. Его размеры меньше сложенных вместе двух коробков спичек. На это устройство и на оригинальный способ разделения потока частиц полупроводникового материала получен патент на изобретение Республики Узбекистан. Авторами патента стали с немецкой стороны Эрих Каслер и Георг Айфлер, с узбекской - Хатам Ашуров и Сергей Морозов.

Внешне прибор из-за своей простоты не производит впечатления. А специалистов то, что с помощью этого устройства можно осуществлять, несомненно впечатляет.

Ташкентские физики, применив созданный прибор, совместно с немецкими и российскими коллегами смогли на одном квадратном сантиметре разместить более ста миллиардов ультрамалых наноостровков германия на кремнии. При этом поверх германия снова наносили еще одну тончайшую пленку кремния. Получился своеобразный сэндвич - любимый "продукт" монтажников микромира.

- По усовершенствованной технологии с использованием ионов, - говорит Хатам Ашуров, - удалось в полтора-два раза повысить плотность размещения и существенно улучшить характеристики полупроводникового материала для электронного приборостроения. При этом следует отметить, что процесс идет в сверхглубоком вакууме, где требования к стерильности многократно превосходят аналогичные в операционной клинике.

В этом уникальность представленной технологии и способа контроля ее осуществления. Разработанный для этой цели прибор будет выпускаться в Ташкенте. Для этого Институт электроники располагает необходимой технической базой. Накоплен и богатый опыт в области физической электроники.

Ташкентские и штутгардские физики совместные исследования в области ионно-молекулярных технологий ведут уже десять лет. Теперь к этому успешному научному поиску присоединились ученые университетов Авейру (Португалия) и Линца (Австрия), Института физики полупроводников Сибирского отделения Академии наук России и других российских научных центров.

На поле исследовательского поиска наступило время собирать урожай. Он обещает быть щедрым. Ученые надеются, что им скоро удастся повелевать частицами вещества размером с атом не менее ловко, чем это делают спортсмены с теннисным мячом.

Впереди ученых ждут новые открытия.

Просмотры 4 просмотра

Статистика просмотров страницы:

  • за последние 3 месяца (Январь 2021 - Март 2021) - 4;
  • за последний год (Апрель 2020 - Март 2021) - 4;

Отзывы

Админ
Отлично!
Март 28 Админ

Статьи и обзоры Все статьи

Разработка веб сайтов – одна из самых востребованных услуг в ...
В прошлом году многие впервые попробовали работать удалённо — такой ...
Уже более 70 десятилетий телевизор является наиболее популярным бытовым прибором ...
Комплексное продвижение ресурса включает в себя разные процедуры. Важно найти ...