Микроминиатюризация Печать

Вернуться к оглавлению

Микроминиатюризация это научно-техническое направление, при котором добиваются уменьшения габаритов, веса и потребления энергии при одновременном повышении надежности аппаратуры и облегчении автоматизации ее производства.
Mikrominiatyurizatsiya

Тенденция микроминиатюризации для электроники постоянна, она опирается в первую очередь на достижения микроэлектроники.

Микроэлектроника создает сегодня надежную техническую базу для всей информационной техники, придавая ей новые качества. База эта многокомпонентная, интегральная. Не случайно главным направлением в развитии электронных машин признана интеграция, то есть одновременное изготовление и герметизация в едином корпусе, точнее, в едином объеме все большего и большего количества элементов, узлов и блоков вычислительных машин.

В последнее время огромное развитие получила технология изготовления интегральных схем методом диффузии - напыления в вакууме. Это позволяет формировать одновременно на одной основе многие тысячи и даже миллионы транзисторов или других устройств, создавая тем самым уже целые изделия с очень сложной архитектурой, например микропроцессоры или запоминающие устройства.

Неслыханно большое число электронных схем на невиданно малом пространстве - магистральное направление в изготовлении электронных вычислительных машин. Это направление получило название «нанотехнология» (нана - с греческого - карлик). Сегодня химики даже на микроскопическом уровне манипулируют лишь сотнями тысяч атомов. А нанотехнология собирается проводить отдельные операции с единичными атомами.

«Наносекунда» - миллиардная доля секунды. Но скорость обработки информации измеряются уже пикосекундами. А пикосекунда - секунда, которая разделена на 1 000 000 000 000. Свет за секунду мог бы совершить семь с половиной кругосветных путешествий, а за пикосекунду пройдет всего 0,3 миллиметра.

Но, как это обычно бывает в технике, быстродействие машин ограничено скоростью распространения электрических импульсов в твердом теле.

Препятствие заставляет идти в обход. Созданы микроскопические устройства для преобразования электрических сигналов в световые и световых -- в электрические. Среди них и оптический аналог транзистора - трансфазор. В основе его работы лежит свойство некоторых кристаллов изменять показатель преломления при увеличении интенсивности падающего на них света. Скорость переключения у такого устройства составляет 10-12 секунды.

При меняется и волоконная оптика - тонкие прозрачные нити, позволяющие направлять свет по любому прямолинейному или криволинейному пути, подобно тому как по металлическим проводам движутся электронные потоки. В результате в одной упряжке с электроном работает также частица света - фотон.

Потоки информации в оптико-электронных устройствах текут как по электрическим, так и по оптическим каналам, на стыках которых стоят микроскопические оптико-электронные и электро-оптические преобразователи. Применение оптических связей и оптических методов обработки информации дало электронике вторую степень свободы - существенно расширило ее возможности, открыло новые перспективы.

К тому же оптический элемент обладает удивительным качеством - про изводит сразу несколько переключений, потому что в нем действуют, например, одновременно пять оптических каналов. Допустим, два из них выполняют логическую операцию И, два - логическую операцию ИЛИ, а один работает как обычный транзистор.

Столь необыкновенные возможности определили фантастическую производительность и необычайно малые размеры машин. Придет время, и вычислительной ячейкой в этих светоносных машинах послужит молекула или даже атом. Здесь самый острый вопрос - надежность. Значит, нужна безотказная машина. Такие устройства есть: например, мозг человека. Надежность его велика. Он работает без ремонта и без остановок примерно 70 лет, хотя за каждый час человеческой жизни отмирает около 1000 нейронов, а за всю жизнь - около 500 миллионов нейронов. Так почему же не воспользоваться опытом природы.

Можно создать некое устройство, которое будет в принципе работать, как живой нейрон. Светопроводы - волокна - сыграют роль нервов в передаче импульсов. Схема работы машины будет имитацией действия нейронов мозга и нервной системы. Такого рода компьютеры получили название «нервноподобные компьютеры». Вероятно, это будут вычислительные машины шестого поколения.

Казалось бы, достигнуты и невообразимые скорости, и удивительная надежность, и предельная компактность. Спроектированы и задуманы удивительные машины. Но те, кто вглядывается в будущее, уже различают очертания новых машин.


Вернуться к оглавлению