Vědci vyvíjejí čipy založené na DNA

Zatímco probíhá neustálé zmenšování počítačových čipů díky zhušťování tranzistorů, vědci z IBM pracují na převratné technologii výroby procesorů využívající vlastností DNA.

Během posledního roku a půl pracovali vývojáři z IBM na technologii umožňující vytvořit podklad pro ukládání tranzistorů a jejich vzájemných propojení na čip. Dnes používají výrobci polovodičových součástek optickou litografii využívající k vytvoření vzoru světlo. Problémem této současné technologie je nemožnost dále tranzistory zhušťovat.

„50% výkonnostních zlepšení současných procesorů souvisí se zmenšováním vzorů, proto je třeba přijít s novým způsobem jejich vytváření,“ říká Joe Gordon, vedoucí oddělení technologie materiálů v IBM.

Zde přichází ke slovu molekuly DNA.

„Nyní jsme schopni vytvořit čipy použitím 22 nanometrové technologie,“ říká Gordon. „Hledáme způsob, jak tuto hranici překročit. Je jasné, že další zmenšování bude velmi obtížné, pokud používáme optickou litografii tak, jak ji známe dnes. Použití DNA nám v tom může pomoct.“

Greg Wallraff, vývojář IBM, vysvětluje, že vědci pokládají jednotlivé molekuly DNA na povrch čipu a používají je jako šablony pro sestavování elektronických součástek propojených pomocí nanotrubiček a nanovodičů. „DNA, kterou používáme, pochází z virů,“ dodává Wallraff.

Vývojový tým IBM spolupracuje s Paulem Rothemundem, vědcem z California Institute of Technology, který objevil způsob sestavení komplexních struktur z jednotlivých molekul DNA. Na základě tohoto objevu se pokoušejí vědci z IBM použít DNA k vytvoření použitelných šablon pro výrobu čipů.

„Lidé říkají, že DNA je základem života,“ říká Wallraff, „specifická struktura DNA má unikátní vlastnosti. Jednoduše řečeno, je programovatelná. Můžete z ní navrhovat libovolné tvary. Poté lze výsledek nanést na křemíkový substrát, DNA se sama sestaví tak, jak chceme, a na to již můžeme umístit elektronické součástky.“

Úchytná místa v DNA, kde se nanovodiče a tranzistory napojují na šablonu, mohou být mnohem těsněji u sebe, než při použití běžných výrobních technologií. Použitím DNA je možné docílit vzdálenosti úchytných bodů 4-6 nanometrů. Dnes je tato vzdálenost okolo 45 nanometrů.

„Představte si podlahu obloženou dlaždicemi,“ vysvětluje Gordon. „Každá dlaždice obsahuje pole elektronických součástek. Tyto dlaždice jsou umístěny na čipu v počtu tisíců až milionů. Druhým krokem, který v současnosti nedokážeme vyřešit, je jejich vzájemné propojení. Rozměry jsou zcela pod možnostmi dosažitelnými pomocí konvenční litografie.“

„Jakmile jsou nanotrubičky a nanovodiče umístěny na šablonu, může dojít k extrakci DNA,“ říká Wallraff, „pro jeden čip bude třeba miliony DNA šablon.“

Gordon poznamenává, že vývojový tým je zatím ještě daleko od uvedení technologie do výroby. „Nemáme zatím představu, jak přesně některé věci dělat,“ dodává. „Jak máme jednotlivé bloky správně spojit dohromady? Můžeme připojit nanovodiče k blokům na správných místech? Můžeme je vzájemně propojit?“ Wallraff říká, že vzájemné propojení bloků a zjištění stupně poškození během sestavování bude dalším krokem.

Nenechte si ujít: Průlomový objev: nová technologie neuvěřitelně zvýší výdrž akumulátorů! Nová technologie přinese naprostou revoluci v oblasti mikroprocesorů! Intel představuje šestnáct procesorů nové generace Elektřina bez drátů na 9,9 MHz

Tato technologie by mohla být uvedena do praxe v horizontu příštích deseti až dvaceti let.