Egy nemrég bemutatott fejlesztés azt demonstrálta, hogyan lehet mikrométeres szilícium részecskék mozgatásával új hardvereket létrehozni vagy újrakonfigurálni. A témát kutatók szerint az eljárásban benne rejlik a csiptervezés forradalmasításának lehetősége. Az aktív anyag néven ismert anyagfajta segítségével ugyanis beköszönthet az önmagukat összeszerelni vagy újrakonfigurálni tudó rendszerek kora.

Összeáll, szétbomlik, újra összeáll (valami mássá)

Az amerikai Duke Egyetem és az Észak-Karolinai Állami Egyetem kutatócsapatainak együttműködésével kikísérletezett aktív félvezetőosztály és dióda részecskék képesek a betáplált energiát felhasználva szabályozható módon pozíciót változtatni. A Nature Communicationsben megjelentek szerint a részecskék igény szerint összeálltak vagy szétváltak, létrehozva vagy lebontva egy működő, nagyobb rendszert. Ez a kutatók szerint elvezethet az öngyógyító hálózatok, mesterséges izmok és az "okos szilícium" létrejöttéhez.

Nan Jokerst, a Duke Egyetem professzora elárulta, hogy a fejlesztés mögött álló ötlet önmaguk összeállítására, szétbontására és egy másik struktúrába való újraösszeállásra képes, szilícium alapú számítógépes rendszerek megalkotását célozta. Ehhez hat különböző típusú vékonyfilmes félvezető szilícium mikrorészecskét helyeztek el szilíciumszigetelő (silicon-on-insulator, SOI) félvezetőostyákon. A hagyományos gyártási eljárással előállítható megoldás révén rengeteg különböző feladatra megfelelő áramkör hozható létre.

A laboratóriumban alkalmazott részecskék persze messze állnak attól a szinte már végletekig optimalizált parányi mérettől, ami napjaink processzorait jellemzi. Legalább három nagyságrenddel nagyobb léptékről van ugyanis szó; az egyes elemek 3,5x10x20 mikrométeres fizikai paraméterekkel rendelkeznek. Pozitív és negatív töltésterülettel bírnak, így akár p-n elágazásokat is képezhetnek, mellyel szabályozható az elektromos töltés iránya.

Folyadékba helyezve, változó nagyságú és frekvenciájú váltóáram alkalmazásával a kutatócsapat képes volt ezeket a részecskéket mozgatni – igény szerint akár szinkronizáltan. A felületükhöz fémet hozzáadva pedig p-n diódákat tudtak létrehozni.

Még várnunk kell az önjavító processzorokra

Habár a részecskék önmagukat szabályozó, folyadékban való mozgatása kétségtelenül látványos eredmény, az egyetemi kutatók állítása szerint ez még csak a kezdet. Még több kutatásra van szükség a különböző geometriák, az elektromoson kívüli terek (optikai, mágneses) és a szigetelési tulajdonságok tekintetében. Ez - idővel - az aktív anyagok nagymértékben programozható  formájának létrejöttéhez vezethet, állítják a fejlesztők.

A mostani eredményeket megelőzően is voltak már sikerek a struktúrába összeálló szilíciumrészecskék területén. Korábban azonban nem nyílt lehetőség a részecskék által alkotott hálózatok ellenőrizhető újrakonfigurálására. A technika sikeres alkalmazásával a jövőben az olyan hardveres sérülékenységek, melyek az idei első félévben komolyan megrengették a processzorgyártó ipart, talán könnyebben orvosolhatók lehetnek. Igaz, egyben új kihívást is jelenthet az eljárás az IT-biztonság tekintetében.