Взаимосвязь между внешне проявляющимися свойствами материалов и их внутренним строением, страница 21

Быстродействие интегральных схем можно также увеличить, если снизить их рабочую температуру. По мере понижения температуры уменьшается вероятность рассеяния носителей заряда фононами (квантами энергии упругих колебаний, обуслов- ленных смещением атомов и молекул в кристалле), и в результате подвижность носителей возрастает. Кроме того, с понижением температуры замедляются термически активируемые нежелательные процессы, такие, как электромиграция. К тому же уровень фоновых шумов, т. е. нежелательных электрических сигналов, источником которых являются резисторы, снижается. Это означает, что транзисторы могут работать при меньшем уровне мощности, и их можно размещать ближе друг к другу.

В настоящее время изучаются три способа обеспечения низкотемпературного режима работы электронных приборов. Обычные полупроводниковые транзисторы приспосабливают к работе при невысоких температурах. Исследуется также возможность изготовления транзисторов из комбинации полупроводников и сверхпроводников (материалов, имеющих нулевое сопротивление электрическому току). Производство транзисторов только из сверхпроводящих материалов — третий и наиболее трудный подход, возможность практической реализации которого также исследуется. Все три способа находятся в настоящее время на самой начальной стадии изучения; работающие образцы таких приборов пока еще не получены.

Биосхемы представляют еще один вид технологии будущего, о которых уже немало писалось. Пока нет точного определения понятия «биосхема». Этот термин может подразуме- вать изготовление кристалла из органических (углеродсодержащих) молекул или из биологически активных (или подобных им) молекул. Он может также относиться к принципу действия схемы, функционирующей подобно живому организму. До сих пор ни одна из этих идей не получила физического воплощения. Можно, однако, предполагать, что со временем удастся записывать такую сложную информацию, как, скажем, симфония Малера, изменяя последовательность спаренных оснований в молекуле ДНК. Не исключено, что сканирующий туннельный микроскоп, на кончике зонда которого умещается всего один атом, можно будет использовать для записи такой информации и доступа к ней. А может быть, удастся получить заранее кодированные молекулы ДНК с помощью так называемого метода сплайсинга генов.

ОРАЗИТЕЛЬНЫЕ успехи в электронной промышленности в немалой степени определяются достижениями в области магнитных материалов. Дело в том, что в компьютерах — от персональных до больших универсальных ЭВМ — для хранения данных преимущественно используется магнитная запись. Один из вариантов запоминающего устройства представляет собой жесткий алюминиевый диск диаметром 350 мм с покрытием из оксида железа, вращающийся с частотой 3000 об/мин. Такая частота вращения соответствует линейной скорости периферийных точек диска более 160 км/ч. Над вращающимся диском находится магнитная головка, предназначенная для записи и считывания данных. Головка состоит из катушки с магнитным сердечником, обычно сделанным из железоникелевого сплава.

Пропуская электрический ток по катушке, на диск можно записать данные. Ток создает в катушке магнитное поле, которое намагничивает определенный участок поверхностного слоя оксида желаза. Этот участок сохраняется намагниченным, и таким образом он «запоминает» информацию. Процесс, с помощью которого данные в кодированном виде заносятся на диск, называется циклом записи. Информация с диска считывается той же головкой; при этом происходит обратный процесс. Когда головка перемещается над диском, намагниченные участки наводят ток в катушке. Регистрируя изменение тока во времени, мы получаем информацию с диска.