Процессор на стекле

Процессор на стекле

Автор – Алексей Гвозденко, 30 октября 2002 г.

В последнее время многие ведущие компании ищут новые пути повышения быстродействия микроэлектронных устройств, предлагая порой весьма неожиданные решения. Технология, о которой пойдет речь, тоже преследует подобную цель, впрочем, не только ее одну.

Первый в мире микропроцессор, интегрированный в стандартную стеклянную подложку (такую же, какие применяются при изготовлении ЖК-панелей), удалось создать специалистам Sharp совместно с фирмой Semiconductor Energy Laboratory (SEL).

Кремний со сплошным зерном под электронным микроскопом

Как сообщают компании, в основу их разработки легла так называемая технология кремния со сплошным зерном -- CG (Continuous Grain) Silicon. Суть ее заключается в том, чтобы обеспечить сохранение упорядоченности на атомном уровне на границах между соприкасающимися кристаллическими зернами, т. е. фактически создать своеобразные коридоры с малым сопротивлением для перемещения заряда из одного зерна в другое. Подобное решение позволяет добиться примерно 600-кратного увеличения подвижности электронов в микросхеме в сравнении с аморфным кремнием, и трехкратного -- с низкотемпературным полисиликоном (некоторые конкретные цифры будут приведены ниже).

CG Silicon была разработана в 1998 г. и первоначально предназначалась для создания ЖК-дисплеев нового поколения System LCD, в которых часть периферийных управляющих схем интегрируется в стеклянную подложку. В результате, по словам специалистов, получается не только очень компактное устройство, но и достигаются существенное повышение быстродействия и снижение уровня энергопотребления. Подвижность электронов в таких встроенных микроэлектронных цепях оценивалась в 300 см2/В·с, что весьма близко к значению данного параметра для монокристаллов кремния. Помимо этого, System LCD обеспечивают упрощенную реализацию таких возможностей, как формирование перекрывающих изображений (к примеру, текст поверх графики) и поддержка нескольких разрешений.

"Стеклянный" вариант процессора Z80

Буквально несколько недель назад Sharp приступила к массовому выпуску 2-дюймовых дисплеев на основе технологии CG Silicon, предназначенных для использования в разнообразных портативных устройствах, на своем новом заводе в Тенри. Кроме того, через год компания планирует ввести в эксплуатацию вторую производственную базу -- в Таки, мощность которой будет почти в два раза выше. По заявлению ее руководителей, это обусловлено ожидаемым быстрым ростом спроса на дисплеи для мобильных телефонов, персональных электронных секретарей, ручных игровых консолей, цифровых камер и т. д.

Еще одной демонстрацией возможностей CG Silicon стала 60-дюймовая жидкокристаллическая проекционная панель Hi-Vision, прототип которой был представлен Sharp все в том же 1998 г., а окончательный продукт выпущен в конце 1999 г. Она использует три формирующие матрицы с диагональю 2,6 дюйма каждая и при габаритах 1429 x 1469 x 597 мм обеспечивает разрешение 1280 x 1024 пиксела, яркость около 100 лм и контрастность 300:1.

По словам специалистов, для создания на основе CG Silicon вычислительных чипов необходимо было достичь уровня подвижности электронов порядка 500 см2/В·с, что и удалось недавно сделать Sharp и SEL. Для воплощения в стекле ими был выбран 8-разрядный микропроцессор Z80, серийно выпускавшийся фирмой ZiLOG в 1976 г. и самой Sharp -- в 1977, содержащий порядка 13 тыс. транзисторов. Безусловно, о каком-то сравнении с современными чипами речь пока не идет, но нельзя не признать, что разработка Sharp и SEL -- огромный шаг к созданию принципиально новых устройств. Каких?

Сначала это могут быть, скажем, "пластиночные" мобильные телефоны и персональные электронные секретари, в которых на стеклянной подложке интегрированы дисплей, управляющие элементы, процессор, память и специализированные микросхемы (предназначенные, например, для компрессии/декомпрессии мультимедийной информации). В дальнейшем же вполне вероятно появление "стеклянных" компьютеров и телевизоров, хотя, конечно, сегодня подобные вещи больше похожи на атрибуты фантастических фильмов.

Як RPA-платформа допомогла SkyUр автоматизувати оплату рахунків