Polymer hukommelse

Mens mikrochipproducenter fortsætter med at vride mere og mere fra silicium, kan de mest dramatiske forbedringer i elektronikindustrien komme fra et helt andet materiale: plastik. Labs rundt om i verden arbejder på integrerede kredsløb, skærme til håndholdte enheder og endda solceller, der er afhængige af elektrisk ledende polymerer - ikke silicium - til billige og fleksible elektroniske komponenter. Nu er to af verdens førende chipproducenter i ræs for at udvikle nyt lager til dette mikroelektroniske plast-arsenal: polymerhukommelse.

Advanced Micro Devices fra Sunnyvale, CA, arbejder sammen med Coatue, en startup i Woburn, MA, om at udvikle chips, der lagrer data i polymerer i stedet for silicium. Teknologien kan ifølge Coatue CEO Andrew Perlman føre til et billigere og tættere alternativ til flash-hukommelseschips - den type hukommelse, der bruges i digitale kameraer og MP3-afspillere. I mellemtiden samarbejder Intel med Thin Film Technologies i Linkping, Sverige, om en lignende højkapacitets polymerhukommelse.

Denne historie var en del af vores september-udgave fra 2002

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Polymer mikroelektronik er potentielt langt billigere at fremstille end siliciumenheder. I stedet for multimilliard-dollar fabrikationsudstyr, der ætser kredsløb på en siliciumwafer, kunne producenterne i sidste ende bruge inkjet-printere til at sprøjte væske-polymer-kredsløb på en overflade. Polymerhukommelse kommer med en ekstra bonus: I modsætning til hukommelsen i din pc, bevarer den information, selv efter strømmen er slukket. En sådan ikke-flygtig hukommelse byder på potentielle fordele - ikke mindst af dem er udsigten til aldrig at skulle vente på, at en pc starter op - og en række forskere arbejder på forskellige tilgange (se Magnetic Random-Access Memory, TR juli/august 2002). Men polymerhukommelse kan potentielt lagre langt flere data end andre ikke-flygtige alternativer.

Polymerhukommelse gemmer information på en helt anden måde end siliciumenheder. I stedet for at kode nuller og ettaller som mængden af ​​ladning, der er lagret i en celle, lagrer Coatue's chips data baseret på polymerens elektriske modstand. Ved at bruge teknologi, der er licenseret fra University of California, Los Angeles, og det russiske videnskabsakademi i Novosibirsk, fremstiller Coatue hver hukommelsescelle som en polymer klemt mellem to elektroder. Anvendelse af et elektrisk felt på en celle sænker polymerens modstand og øger dermed dens evne til at lede strøm; polymeren bevarer sin tilstand, indtil et felt med modsat polaritet påføres for at hæve dens modstand tilbage til dets oprindelige niveau. De forskellige konduktivitetstilstande repræsenterer bits af information.

Coatues polymerhukommelsesceller er omkring en fjerdedel af størrelsen af ​​konventionelle siliciumceller. Og i modsætning til siliciumenheder kan polymercellerne stables for at producere en tredimensionel struktur. Den arkitektur kunne omsættes til hukommelseschips med flere gange så stor lagerkapacitet som flashhukommelse. I 2004 håber Coatue at have hukommelseschips på markedet, der kan lagre 32 gigabit, hvilket overgår flash-hukommelsen, som til den tid skulle indeholde omkring to gigabit.

Men at gøre polymerhukommelse til et kommercielt produkt vil ikke være let. Hukommelsesteknologier konkurrerer ikke kun på lagerkapacitet, men på hastighed, energiforbrug og pålidelighed. Vanskeligheden er at opfylde alle kravene til nuværende siliciumhukommelseschips, siger Thomas Theis, direktør for fysiske videnskaber ved IBMs Watson Research Center i Yorktown Heights, NY. Indtil nye hukommelsesmaterialer er i stand til at konkurrere med siliciums høje ydeevne, bemærker Theis, vil de sandsynligvis være begrænset til nicheapplikationer.

En sandsynlig anvendelse er i engangselektronik, hvor omkostninger, snarere end ydeevne, er den afgørende faktor. Forskere ved Lucent Technologies 'Bell Laboratories arbejder på polymerhukommelsesenheder til brug i identifikationsmærker. Polymerhukommelsen fremstillet hos Bell Labs er stadig relativt langsom efter siliciumstandarder, og den forventede kapacitet er kun i størrelsesordenen en kilobit. Men, siger Bell Labs kemiker Howard Katz, de fleksible og billige polymerhukommelsesenheder kunne være meget attraktive for f.eks. identifikationsmærker, der er beregnet til at blive smidt væk efter et par brug.

Efterhånden som polymerhukommelsesteknologien udvikler sig, kan den bane vejen for computere, der udelukkende er lavet af elektroniske plastkomponenter, fra skærmen til den logiske chip. Det kan være årtier tilbage, men efterhånden som forskere skubber grænserne for polymerer, virker visionen mindre langt ude. Og på kort sigt siger Coatue, at dens polymerhukommelse kunne integreres i den eksisterende siliciuminfrastruktur. Revolutionen er allerede begyndt, siger MIT-kemiker Tim Swager, en videnskabelig rådgiver for Coatue.

skjule