Polymerminne

Medan mikrochipstillverkare fortsätter att vrida sig mer och mer från kisel, kan de mest dramatiska förbättringarna inom elektronikindustrin komma från ett helt annat material: plast. Labs runt om i världen arbetar med integrerade kretsar, skärmar för handhållna enheter och till och med solceller som är beroende av elektriskt ledande polymerer - inte kisel - för billiga och flexibla elektroniska komponenter. Nu tävlar två av världens ledande chiptillverkare för att utveckla nya lager för denna mikroelektroniska plastarsenal: polymerminne.

Advanced Micro Devices i Sunnyvale, Kalifornien, arbetar med Coatue, en startup i Woburn, MA, för att utveckla chips som lagrar data i polymerer snarare än kisel. Tekniken, enligt Coatue vd Andrew Perlman, kan leda till ett billigare och tätare alternativ till flashminneschips – den typ av minne som används i digitalkameror och MP3-spelare. Samtidigt samarbetar Intel med Thin Film Technologies i Linkping, Sverige, om ett liknande polymerminne med hög kapacitet.

Den här historien var en del av vårt septembernummer 2002

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Polymermikroelektronik är potentiellt mycket billigare att tillverka än silikonenheter. Istället för tillverkningsutrustning för mångmiljarder dollar som etsar kretsar på en kiselskiva, kan tillverkare så småningom använda bläckstråleskrivare för att spraya vätske-polymerkretsar på en yta. Polymerminne kommer med en extra bonus: till skillnad från minnet i din PC, behåller det information även efter att strömmen stängs av. Sådant icke-flyktigt minne erbjuder potentiella fördelar - inte minst av dem är utsikten att aldrig behöva vänta på att en dator ska starta upp - och ett antal forskare arbetar med olika tillvägagångssätt (se Magnetic Random-Access Memory, TR juli/augusti 2002). Men polymerminne skulle potentiellt kunna lagra mycket mer data än andra icke-flyktiga alternativ.

Polymerminne lagrar information på ett helt annat sätt än silikonenheter. Istället för att koda nollor och ettor som mängden laddning som lagras i en cell, lagrar Coatue-chips data baserat på polymerens elektriska motstånd. Med hjälp av teknik licensierad från University of California, Los Angeles, och Ryska vetenskapsakademin i Novosibirsk, tillverkar Coatue varje minnescell som en polymer inklämd mellan två elektroder. Applicering av ett elektriskt fält på en cell sänker polymerens motstånd, vilket ökar dess förmåga att leda ström; polymeren bibehåller sitt tillstånd tills ett fält med motsatt polaritet appliceras för att höja dess motstånd tillbaka till sin ursprungliga nivå. De olika konduktivitetstillstånden representerar bitar av information.

Coatues polymerminnesceller är ungefär en fjärdedel av storleken på konventionella kiselceller. Och till skillnad från kiselenheter kan polymercellerna staplas för att producera en tredimensionell struktur. Den arkitekturen skulle kunna översättas till minneschips med flera gånger så stor lagringskapacitet som flashminne. År 2004 hoppas Coatue ha minneskretsar på marknaden som kan lagra 32 gigabit, vilket överträffar flashminnet, som borde hålla ungefär två gigabit vid det laget.

Men att förvandla polymerminne till en kommersiell produkt kommer inte att vara lätt. Minnesteknologier konkurrerar inte bara om lagringskapacitet utan om hastighet, energiförbrukning och tillförlitlighet. Svårigheten är att möta alla krav för nuvarande kiselminneschips, säger Thomas Theis, chef för fysikaliska vetenskaper vid IBMs Watson Research Center i Yorktown Heights, NY. Tills nya minnesmaterial kan konkurrera med kiselns höga prestanda, noterar Theis, kommer de sannolikt att vara begränsade till nischapplikationer.

En trolig användning är i engångselektronik, där kostnaden snarare än prestanda är den avgörande faktorn. Forskare vid Lucent Technologies Bell Laboratories arbetar med polymerminnesenheter för användning i identifieringsetiketter. Polymerminnet som tillverkas vid Bell Labs är fortfarande relativt långsamt enligt kiselstandarder, och den förväntade kapaciteten är bara i storleksordningen en kilobit. Men, säger Bell Labs kemist Howard Katz, de flexibla och billiga polymerminnesenheterna kan vara mycket attraktiva för, säg, identifieringsetiketter som är avsedda att slängas efter några användningar.

I takt med att polymerminnesteknologin går framåt kan den bana väg för datorer helt tillverkade av elektroniska plastkomponenter, från displayen till logikchippet. Det kan vara decennier kvar, men när forskare tänjer på gränserna för polymerer, verkar visionen mindre långsökt. Och på kort sikt säger Coatue att dess polymerminne skulle kunna integreras i den befintliga kiselinfrastrukturen. Revolutionen har redan börjat, säger MIT-kemist Tim Swager, en vetenskaplig rådgivare till Coatue.

Dölj