ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ НАНОЕЛЕКТРОНІКИ

Хоча мікро-наноелектроніка не є синонім комп'ютерно-інформаційної техніки, але з невеликими застереженнями можна вважати їх майже повністю еквівалентними. Виділяють п'ять основних функцій інформаційних систем:

1. Обробка інформації. Одне з центральних завдань будь-якої інформаційної системи є швидка обробка інформації, що надходить, видача рішень і керуючих команд. Для цього в будь-якому комп'ютері є мікропроцесор (або група пов'язаних мікропроцесорів) і засоби оперативної пам'яті. Ці найбільш складні і дорогі вузли інформаційних систем (комп'ютерів) значною мірою визначають їх можливості.

2. Зберігання інформації. Відповідні пристрої не зобов'язані бути такими ж швидкодіючими, як блоки оперативної пам'яті (звичайний час доступу – мілісекунди), але вони повинні володіти великою ємністю і надійністю для безумовного збереження інформації протягом, принаймні, кількох років без енергоспоживання і відновлюючого перезапису. Разом з тим вони повинні дозволяти записувати нову інформацію та видаляти непотрібну.

3. Передача інформації. Вже зараз велика частина комп'ютерів, телефонів, телевізорів, технічної електроніки працює в мережах. Існують і внутрішні зв'язки в комп'ютері, локальному інформаційному або технологічному модулі, кожній окремій мікросхемі. У майбутньому ступінь інтеграції на всіх рівнях ієрархії електронних систем (в мікросхемі, комп'ютері, локальних і глобальних мережах) буде тільки наростати і визначати функціональність, надійність, собівартість процесу та інші характеристики. Стане можливим як гальванічний зв'язок за допомогою провідників, так і безконтактний за допомогою електромагнітних хвиль надвисокочастотного (НВЧ) або оптичного діапазонів.

4. Перетворення інформації – це отримання її із зовнішнього середовища і трансформація в електричний сигнал. Фізично це здійснюється різними сенсорами, датчиками, мікрофонами, відеокамерами та ін. Оскільки обчислювальні машини працюють з дискретною (оцифрованою) інформацією, а сенсори – з аналоговою, то для їх взаємодії необхідні аналого-цифрові і цифро-аналогові перетворювачі.

5. Захист інформації. Нарешті, остання (але не менш важлива у відповідальних випадках) функція – захист інформації від несанкціонованого доступу, використання, викривлення, стирання і т.п. Вона повинна здійснюватися як на фізичному рівні, так і на програмному та організаційно-правовому.

З позицій нововведень, необхідних матеріально-економічних ресурсів і витрат часу можна позначити три основні напрями:

•розвиток наноелектроніки шляхом еволюційного вдосконалення існуючих "кремнієвих" планарних технологій;

• більш глибока модифікація планарної технології та поширення її на інші матеріали;

• створення принципово нової електроніки наступних поколінь на основі "некремнієвих " пристроїв і фізичних принципів.

Ці революційні ідеї припускають використання квантових надпровідних компонентів, нанотрубок, оптроніки, біоелектроніки, квантового розподіленого комп'ютингу, одноелектроніки, спінтроніки та ін.

Ці три напрямки скорочено іноді називають так: "У майбутнє разом з кремнієм", "поруч з кремнієм" і "без кремнію". В даний час можливості кремнієвих технологій до кінця ще не вичерпані (рис.1.1), і при наявності великих виробничих потужностей, налагодженого виробництва, підготовлених фахівців, інфраструктури, ринків збуту цей напрямок ще довго буде займати домінуючі позиції.

Рис.1.1.Три можливих шляхи розвитку мікро- та наноелектроніки