Молекулярная электроника: от устройств и соединений до схем и архитектуры, страница 4

А. Взаимосвязь схем и Архитектуры

Использование самоорганизации как основное средство сборки схем налагает самые серьезные ограничения на наноархитектуру: будет трудно создать точно такое же выравнивание между компонентами или детерминированными апериодическими структурами. Химическая самоорганизация, как вероятностный процесс, будет не всегда обеспечивать точное выравнивание элементов, и манипуляция обычными наноструктурами, с целью построить крупномасштабные определенные схемы, что в настоящее время реализовано в кремнии, непрактична. Кроме того, методы используемые для сборки нанокомпонентов являются самыми эффективными при создании случайных, или, в лучшем случае подобных кристаллу структур. У этих двух фактов есть существенные сходства по видам схем и структур, которые могут быть раскрыты во время изготовления.

Структурные сходства восходящей организации следующие.

1) Устройства с двумя терминалами предпочтительны. Самые простые устройства, для соединения в схемы будут устройствами с двумя терминалами, например, диоды, конфигурируемые ключи, и молекулярные отрицательные дифференциальные сопротивления (ОДС). Намного легче расположить два терминала в непосредственной близости чем три.

2) Соединение при помощи налажения проводников. Нехватка точного выравнивания означает, что непрерывных связей между группами нанопроводниов будет практчески невозможно достигнуть. Схема, где все связи между нанопроводниками происходят только, когда провода являются ортогональными и наложенными, уменьшает потребность точного выравнивания проводников.

3) Петли - общая основная единица. Так как практически обозримое создание нанокомпьютеров, должно будет основываться на размещении активных компонентов в решетках проводников, много концепций зависит от использования большого количества перекрестий или петель как основной повторной (печатной) единицы. Более сложные структуры должны будут быть созданы или при помощи комбинирования петель вместе, или при сокращении длины проводников в петле, с целью разбить их на подмножества.

4) Случайность должна быть реальным существующим условием. Случайная организация всегда существует. Есть различные способы ее наблюдать. Один – рассматривать ее как дефектный образец, который должен быть скопирован, например, с массивом решетки с большим количеством замыканий и размыканий в нем. Другой – использовать элементы для программирования вокруг дефектов или для выполнения запросов более высокого уровня, например, используя программируемые устройства как замыкаемые или незамыкаемые (смешиваемые, спекаемые).

5) Соединения от наномасштаба к микромасштабу должны быть редкими. Должно быть очень редкое непосредственное соприкосновение различных по масштабу объектов. Если будет много связей между этими двумя областями, то плотность нанокомпонентов будет продиктована плотностью микромасштаба. Например, использование демультиплексора для соединения проводников микромасштаба с проводниками наномасштаба дало бы возможность в любой определенный момент позволять обращаться к одному из нанопроводников используя микропровода. Становясь большими, нанопроводники, но не микропроводники, доминируют над устройством.

Архитектурные взаимодействия молекулярной электроники и самоорганизация представлены ниже.

1) Мелкозернистый переконфигурируемый. Сборочные процессы в основном предпочтительны для создания подобных кристаллу структур, например, 2-мерных петель. Получающиеся таким образом структуры не могут непосредственно образовать сложную апериодическую схему. Создание полезных апериодических схем требует, чтобы устройство конфигурировалось после того, как оно произведено.