Журнал "Компьютерра" №713

Проект, который должен завершиться в будущем году, координируется из Ганноверского лазерного центра, наполовину финансируется Европейским сообществом и объединяет таких игроков, как крупнейшая химическая корпорация BASF, Датский технический университет и ряд других фирм и научно-исследовательских центров. Новые фотонные кристаллы должны будут по возможности заменить электронные компоненты сегодняшних маршрутизаторов на оптические. Именно электроника и необходимость преобразовывать сигналы из оптической формы в электронную препятствуют повышению пропускной способности крупных оптических линий связи.

Из фотонных кристаллов предполагается изготавливать оптические волноводы, фильтры, переключатели и другие необходимые компоненты. Разумеется, выполнять сразу все эти функции не под силу никакому фотонному кристаллу, несмотря на их огромное разнообразие и удивительные способности пропускать или отражать свет только определенных длин волн. Поэтому отрабатывается технология внесения в кристалл определенных дефектов, вдоль которых, например, сможет распространяться свет только с определенной частотой. Дефекты обычно выжигаются лазером после изготовления регулярного фотонного кристалла из коллоида пластиковых шариков строго одинаковых размеров диаметром от двухсот до тысячи нанометров. По мере надобности к шарикам могут добавляться структуры размером до двадцати нанометров, пространство между шариками - заполняться кремнием, а сами шарики, если нужно, потом выжигаться.

Такие фотонные кристаллы должны быть меньше, быстрее и дешевле обычных электронных компонентов. Кроме того, они надежнее и лучше противостоят электромагнитным наводкам. Пока проект развивается успешно, но основных результатов и ясного понимания дальнейших перспектив следует ожидать не раньше конца будущего года. ГА

Нанокомпьютеры по-китайски

Любопытную статью опубликовали в журнале Nano-technology теоретики из Института полупроводников Китайской Академии наук. В ней описывается новый класс универсальных логических вентилей, использующих эффект квантования тока в наноустройствах. Эта логика имеет весьма компактную структуру и обещает стать серьезным конкурентом CMOS-технологии.

В полевом транзисторе ток непрерывно и нелинейно зависит от напряжения на затворе, поэтому в CMOS-логике современных чипов используют только два логических состояния - открыт и закрыт. Но во многих уже созданных наноустройствах из-за малых размеров начинают проявляться квантовые эффекты, и ток становится ступенчатой функцией напряжения с четко выраженным дискретным набором возможных значений.

Таким свойством обладают, например, электронные волноводы, чьи размеры сравнимы с длиной волны электрона. Электроны движутся в них как волны, без рассеяния в дискретном наборе возможных мод. Такие волноводы реализуются по-разному, а, например, волновод из баллистической углеродной нанотрубки работает и при высоких температурах. Атомные переключатели и другие устройства, использующие эффект кулоновской блокады, также способны за один шаг пропускать лишь несколько электронов, число которых можно регулировать напряжением. И ученые попытались использовать естественное квантование тока, чтобы сделать сложный логический вентиль, для реализации которого в CMOS-логике требуется много транзисторов.

Для этого потребовался формализм так называемых многопороговых логических вентилей с периодическими порогами (PPTG). У такого вентиля несколько логических входов и один логический выход. Выход периодически принимает значение 0 либо 1 в зависимости от того, какой из заданных упорядоченных порогов превысит взвешенная сумма логических входов. Оказывается, такой PPTG-вентиль можно реализовать, если изготовить нечто похожее на полевой транзистор, имеющий несколько входов с емкостной связью и плавающий затвор, у которого вместо обычного канала используется электронный волновод.

Ученым удалось показать, что одного PPTG-вентиля достаточно для реализации всех Булевых функций с тремя входами и большинства функций с четырьмя входами. А если добавить второй вентиль, становятся доступны все 65 536 функций с четырьмя входами. В результате логические блоки компьютера, выполненного по PPTG-технологии, станут гораздо компактнее. Например, для реализации вентилей с тремя входами по CMOS-технологии требуется около сорока транзисторов и всего лишь десять эквивалентных по сложности устройств при использовании квантованных токов и PPTG-технологии.

Пока трудно сказать, будет ли работать предложенный метод или какой-то другой, ведь от теоретических построений до практической реализации путь долгий. Но эта работа ясно показывает, что в компьютерах новых поколений можно значительно повысить вычислительную мощь не только за счет экстенсивного развития. ГА

Футбол и транзистор