Znajdź zawartość

Podczas konferencji LithoVision 2010 wiele uwagi przyciągnęło wystąpienie przedstawicieli Intela. Z jednej strony poinformowali oni, że technologia litografii w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV) pojawi się, jak dla niej, zbyt późno, z drugiej zaś - że dostosują obecnie używane narzędzia do produkcji 11-nanometrowych układów scalonych. Problemy z EUV nie są dla nikogo tajemnicą. Jednak obecnie opóźnienie z wdrożeniem nowej technologii grozi komplikacjami na rynku półprzewodników. Intel miał nadzieję, że będzie w stanie wykorzystać EUV przy 22-nanometrowym procesie technologicznym, którego uruchomienie przewidziano na przyszły rok. Jednak, jak powiedział Yan Borodovsky, odpowiedzialny za zaawansowane technologie litograficzne w intelowskiej Technology and Manufacturing Group, EUV nie będzie gotowa na czas. Przynajmniej dla Intela pojawi się ona za późno. Dlatego też koncern, który obecnie używa wyłącznie urządzeń Nikona, ma zamiar przystosować je w tych procesach technologicznych, w których miał zamiar korzystać z EUV. Intel korzysta teraz ze 193-nanometrowych "suchych" skanerów Nikona do produkcji układów w technologii 45 nanometrów, a od niedawna korzysta z podobnych maszyn do litografii zanurzeniowej. Już w ubiegłym roku firma, obawiając się, że producenci sprzętu litograficznego nie będą w stanie dostarczyć jej na czas skanerów EUV, oznajmiła, że ma zamiar przystosować 193-nanometrowe skanery zanurzeniowe do produkcji 22-nanometrowych układów. Koncern nie wykluczył też, że rozważy przystosowanie takich maszyn do 15-nanometrowego procesu produkcyjnego, który chce wdrożyć w 2013 roku. Teraz firma mówi, że zastanawia się też nad produkowaniem w ten sposób również 11-nanometrowych układów. Przedstawiciele Intela mają jednak nadzieję, że do tego czasu pojawią się już odpowiednie urządzenia EUV lub do litografii bezmaskowej i 193-nanometrowe skanery będą stanowiły jedynie uzupełnienie nowej technologii. Na razie nie wiadomo, którą technologię wybierze Intel. Firma, by zdążyć z wdrożeniem w swoich liniach produkcyjnych skanerów EUV musi otrzymać je w 2011 lub 2012 roku. Urządzenia do litografii bezmaskowej muszą być dostępne najpóźniej w 2012 roku. Tymczasem na pojawienie się urządzeń EUV czeka coraz więcej firm. ASML Holding NV, producent urządzeń litograficznych, poinformował właśnie, że TSMC złożył zamówienie na EUV. To spora niespodzianka, bo dotychczas TSMC odrzucało możliwość korzystania z EUV. Firma nastawiała się na litografię bezmaskową. Współpracuje ona zresztą przy jej rozwoju z firmą Mapper Lithography BV. Na producentów urządzeń silny nacisk wywierają też inne firmy. Samsung oświadczył właśnie, że chce korzystać z technologii EUV, ale musi być ona gotowa do roku 2012. Wciąż jednak nie wiadomo, czy Nikon bądź ASML będą w stanie dostarczyć za dwa lata odpowiednie urządzenia. Na razie ASML oferuje swoim partnerom wersje "przedprodukcyjne". Producenci urządzeń do EUV wciąż zmagają się z poważnymi trudnościami. Kłopoty sprawiają zapewnienie im odpowiedniego zasilania, stworzenie fotorezystu oraz pozbawionych defektów masek. Sporym wyzwaniem będzie też cena. Już obecnie ASML sprzedaje "przedprodukcyjne" wersje urządzeń w cenie 90 milionów dolarów za sztukę.

W niedalekiej przyszłości podzespoły elektroniczne mogą stać się tak małe, że umieszczenie ich na układzie scalonym będzie stanowiło poważne wyzwanie. Jednym z pomysłów na zaradzenie temu problemowi jest tworzenie chipów z molekuł, które samodzielnie będą układały się w pożądane wzory. Naukowcy z MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) opracowali właśnie technikę, która może pomóc w tworzeniu takich "samoorganizujących się" układów scalonych. Obecnie do produkcji np. procesorów używa się technik fotolitograficznych. Warstwa materiału (np. krzemu) pokrywana jest fotorezystem, czyli materiałem wrażliwym na światło. Następnie jest ona oświetlana przez specjalną maskę z wzorem, który chcemy uzyskać. Problem jednak w tym, że długość fali światła jest większa od podzespołów na układzie scalonym. Stosuje się więc różne techniki powodujące, że światło "rysuje" wzory mniejsze od długości jego fali. Jednak techniki te nie będą działały przy dalszych postępach miniaturyzacji. Można co prawda światło zastąpić strumieniem elektronów tworzących precyzyjne wzory, jednak to tak jakby drukowanie całej strony za jednym razem zastępować przepisywaniem jej ręcznie - mówi profesor Karl Berggren. Elektronolitografia pozwala na rezygnację z maski i uzyskanie rozdzielczości rzędu 0,1 nanometra, jednak jest metodą niezwykle powolną (100 razy szybciej działa fotolitografia) i drogą. Dlatego też Berggren i współpracująca z nim profesor Caroline Ross postanowili spróbować czegoś nowego. Wykorzystali elektronolitografię jedynie do zaznaczenia pewnych punktów na podłożu. Następnie nałożyli nań kopolimer, który spontanicznie "zakotwiczył się" w zaznaczonych punktach, tworząc pożądany wzór. Kluczowe było zastosowanie właśnie kopolimeru, czyli struktury składającej się z co najmniej dwóch różnych polimerów. Pomyślcie o tym, jak o spaghetti połączonym z tagliatelle. Nie lubią się ze sobą mieszać. Gdyby miały wybór, całe spaghetti zgromadziłoby się w jednym końcu, a całe tagliatelle w drugim. Jednak nie mogą, gdyż są połączone - mówi profesor Ross. Jednak właśnie tę "chęć" oddzielenia się od siebie można wykorzystać, poprzez manipulowanie długością łańcucha kopolimeru i proporcjami polimerów, do tworzenia przewidywalnych wzorów. Podczas swoich eksperymentów Ross i Berggren stworzyli wiele różnych rodzajów obwodów. Jeden z użytych polimerów wypala się w plazmie, gdy tymczasem drugi, który zawiera krzem, zamienia się w pod jej wpływem w szkło. Szklana warstwa może zostać wykorzystana tak, jak fotorezyst w fotolitografii - może chronić to, co znajduje się pod nią, gdy reszta zostanie wypłukana. Uzyskamy w ten sposób dowolny obwód. Dan Herr, dyrektor ds. naukowych w Semiconductor Research Corporation mówi, że przed kilku laty jego organizacja poprosiła naukowców o wyodrębnienie siedmiu podstawowych kształtów, jakie powinny przybierać samoorganizujące się molekuły, by mogły zostać wykorzystane w elektronice. Od tamtej pory wszystkie siedem kształtów udało się osiągnąć. Wymagało to jednak sporych manipulacji właściwościami podłoża, na których układano molekuły. Technika Berggrena i Ross jest niezwykle prosta i znakomicie ogranicza wykorzystanie elektronolitografii, ma więc olbrzymie zalety w porównaniu do innych propozycji. Naukowcy z MIT-u sądzą, że najpierw zostanie ona wykorzystana przy produkcji dysków twardych i, prawdopodobnie, masek do tradycyjnej litografii. Obecnie stworzenie takiej maski wymaga użycia elektronolitografii i milionowych nakładów.

Specjaliści IBM-a dokonali niezwykle ważnego kroku na drodze do zastąpienia połączeń elektrycznych optycznymi w układzie scalonym. Inżynierowie zaprezentowali nanofotoniczny fotodetektor lawinowy. To najszybsze tego typu urządzenie, które umożliwi zbudowanie eksaflopowych komputerów. Urządzenie korzysta z obserwowanego w germanie "efektu lawiny". Podobnie jak lawina rozpoczyna się od ruchu niewielkiej ilości śniegu, tak w tym przypadku wykorzystywany jest fakt, że początkowo impuls świetlny (foton) uwalnia niewiele nośników ładunku (elektron), ale one uwalniają kolejne, te - następne i w efekcie otrzymujemy "lawinę" ładunków. Konwencjonalne fotodetektory lawinowe nie są w stanie wykryć szybkich sygnałów optycznych. Urządzenie IBM-a jest w stanie odbierać z prędkością 40 Gbps sygnały optyczne i jednocześnie pomnażać je dziesięciokrotnie. Co więcej, do pracy urządzenie wymaga zasilania rzędu 1,5 wolta, czyli 20 razy mniej, niż standardowe fotodetektory lawinowe. Innymi słowy, wiele urządzeń IBM-a można zasilić z pojedynczej baterii AA. Tymczasem obecnie dostępne podobne urządzenia potrzebują źródeł zasilania o napięciu 20-30V. Tak znaczące ulepszenie wydajności to wynik manipulowania w skali kilkudziesięciu atomów właściwościami elektrycznymi i optycznymi. Dzięki temu osiągnęliśmy wydajność przekraczającą zwykłe fizyczne możliwości. Te niewielkie urządzenia są w stanie wykryć niezwykle słabe impulsy światła i zwielokrotnić je w niespotykanym dotychczas zakresie, dodając przy tym bardzo mało niechcianego szumu - mówi doktor Solomon Assefa. W fotodetektorze IBM-a zwielokrotnienie zachodzi na przestrzeni zaledwie kilkudziesięciu nanometrów. Dzięki małym rozmiarom szum powodowany zwielokrotnieniem sygnału zostaje zredukowany o 50-70 procent w porównaniu ze standardowym fotodetektorem lawinowym. Dodatkowa zaleta produktu IBM-a jest taka, iż powstał z krzemu i germanu przy użyciu standardowych technik wykorzystywanych w przemyśle półprzewodnikowym.

Pomimo gwałtownego rozwoju techniki tworzone przez nas urządzenia są pod wieloma względami niezwykle prymitywne w porównaniu z tym, co stworzyła natura. Dlatego też Rahul Sarpeshkar z MIT-u próbuje stworzyć podstawy projektowe dla przyszłych elektronicznych obwodów scalonych wzorując się na komórkach ludzkiego ciała. Pojedyncza komórka jest bowiem 10 000 razy bardziej wydajna energetycznie niż jakikolwiek współczesny tranzystor. Dość wspomnieć, że w każdej sekundzie w komórce dochodzi do około 10 milionów reakcji chemicznych, które w sumie zużywają około pikowata energii. Sarpeshkar jest autorem właśnie wydanej książki Ultra Low Power Bioelectronics, w której podkreśla podobieństwa pomiędzy reakcjami chemicznymi w komórce, a przepływem prądu w obwodzie scalonym. Opisuje też, w jaki sposób komórka może przeprowadzać wiarygodne obliczenia korzystając z niedoskonałych "podzespołów" i zmagając się z zakłócającym szumem. Autor proponuje uczyć się od natury. Dzięki temu, jego zdaniem, będzie można wyprodukować bardzo wydajne procesory graficzne dla telefonów komórkowych czy wszczepiane do mózgu implanty pozwalające niewidomym odzyskać wzrok. Sarpeshkar ma wieloletnie doświadczenie w projektowaniu energooszczędnych obwodów scalonych oraz układów biomedycznych. W ubiegłym roku stworzył energooszczędny układ radiowy, który naśladuje budowę ślimaka w ludzkim uchu. Układ potrafi przetwarzać sygnały z internetu, telefonu komórkowego, radia czy telewizora znacznie szybciej i przy mniejszym użyciu energii niż było to wcześniej możliwe. Teraz naukowiec przechodzi z elektroniki neuromorficznej do cytomorficznej. Z przeprowadzonych przez niego analiz wynika bowiem, że równania opisujące dynamikę reakcji chemicznych i przepływ elektronów przez obwody analogowe są niezwykle do siebie podobne. Prace Sarpeshkara mogą mieć kapitalne znaczenie dla przyszłości. Jednym z możliwych pól ich zastosowań jest, zaprezentowane podczas konferencji 2009 IEEE Symposium on Biological Circuits and Systems, stworzenie obwodów scalonych modelujących dowolną sieć denów. Sarpeshkar zaprojektował obwód, który umożliwia przeprowadzenie symulacji pracy dowolnej sieci genów na układzie scalonym.

Uczeni z Carnegie Mellon University, pracujący pod kierunkiem profesora Michaela McHenry'ego, we współpracy ze specjalistami Intela stworzyli nową klasę materiałów lutowniczych oraz technikę lutowania układów scalonych do płytek drukowanych. Materiały nazwano lutowniczymi nanokompozytami magnetycznymi. Pozwalają one używać fal radiowych w procesie lutowania. Obecnie podczas mocowania układów na płytkach drukowanych stosuje się albo gorące powietrze albo piecyki działające na podczerwień. Metody te wymagają użycia dużej ilości energii i są obarczone pewnym ryzykiem, gdyż mogą prowadzić do wypaczania się chipów. Ponadto w przypadku niektórych preprogramowanych układów scalonych może dojść do wymazania z nich danych pod wpływem ciepła. Pomysł Intela i Carnegie polega na umieszczeniu w materiale lutowniczym cząstek magnetycznych, które rozgrzewają się pod wpływem fal radiowych. Manipulując koncentracją i składem cząstek można kontrolować czas potrzebny do rozgrzania materiału lutowniczego. To z kolei pozwala na zoptymalizowanie całego procesu i obniżenie kosztów. Nowa technika nieprędko zostanie zastosowana na skalę przemysłową, jednak koncepcja miejscowego rozgrzewania i lutowania materiałów z pewnością przyda się nie tylko w przemyśle półprzewodnikowym.

Inżynierowie z Uniwersytetu Stanforda stworzyli najdoskonalsze i najbardziej wydajne układy scalone wykorzystujące węglowe nanorurki. Uczonym udało się wyeliminować niedoskonałości, które przyczyniały się do powstawania spięć w obwodach. Dowodzi to, że prace nad węglowymi nanorurkami wykorzystywanymi w tranzystorach wyszły poza dziedzinę odkryć naukowych i mogą być prowadzone na poziomie inżynierskim - powiedział profesor H.-S. Philip Wong, który prezentował najnowsze dokonania swojego zespołu podczas International Electron Devices Meeting w Baltimore. W tej chwili jesteśmy w stanie budować obwody w skali całego plastra krzemowego. Dotychczas mogliśmy tworzyć pojedyncze urządzenia - dodał. Nie oznacza to, że w najbliższym czasie na rynek trafią układy scalone z nanorurkowymi tranzystorami. Na razie bowiem udało się umieścić w nowym chipie stosunkowo niewiele tranzystorów. Najważniejszy jest jednak fakt, że technika, dzięki której tego dokonano, jest podobna do obecnie wykorzystywanych technologii przemysłowych i jest kompatybilna ze standardem VLSI. Układy, które powstały na Uniwersytecie Stanforda, wykorzystują trzy podstawowe techniki opracowane w ostatnich latach na tej uczelni. Pierwsza z nich, stworzona w 2007 roku, pozwala nanorurkowym tranzystorom pracować nawet wówczas, gdy tworzące je nanorurki nie są idealnie dopasowane. Druga, z 2008, umożliwia zgodną z VLSI produkcję nanorurkowych tranzystorów. Trzecia, właśnie zaprezentowana, pozwala na eliminowanie wadliwych nanorurek, które przewodziły prąd wówczas, gdy nie powinny. Uczeni nazwali ją VLSI-compatible Metallic Nanotube Removal (VMR). Przy jej opracowywaniu wykorzystano pomysł, na który w roku 2001 wpadł Paul Collins i jego zespół z IBM-a. Używali oni prądu do niszczenia nanorurek. Uczeni ze Stanforda używają elektrod do oddzielania wadliwych nanorurek od prawidłowych. Te same elektrody mogą być później połączone z nanorurkami, tworząc obwód elektryczny. Najpoważniejszą przeszkodą na drodze do budowy układów scalonych wykorzystujących nanorurki jest opracowanie techniki pozwalającej na zwiększenie liczby nanorurkowych tranzystorów na chipie do wielu milionów. Naukowcy sądzą, że poradzą sobie z tym problemem.

Neil Felahy z Newport Coast w Kalifornii przyznał się przed sądem do sprzedania Marynarce Wojennej USA tysięcy podrobionych układów scalonych. Felahy wraz z żoną i szwagrem kupowali chipy w Chinach. Następnie ścierali z nich oznaczenia, obudowy poddawali działaniom kwasów, by nadać im pożądany wygląd. Tak przygotowane kości sprzedawano pod marką Intela, VIA, Fujitsu, National Semiconductor i Analog Devices. Część z nich rzeczywiście pochodziło od tych producentów, a oszuści zmieniali na nich oznaczenia tak, by wyglądały na bardziej wydajne, a więc droższe, układy. Wiadomo, że oszuści sprowadzili ponad 13 000 układów o wartości ponad 140 000 USD. Trafiły one później do Naval Sea Systems Comand oraz nieujawnionego producenta odkurzaczy. Felahy'emu grozi do 51 miesięcy więzienia i milionowa grzywna. Mężczyzna poszedł na ugodę i przyznał się do winy w zamian za odstąpienie przez prokuraturę od oskarżenia jego żony. Będzie jednak musiał współpracować z władzami podczas oskarżenia szwagra. Podrabianie układów scalonych wykorzystywanych przez wojsko to bardzo intratny biznes. Tego typu kości, ze względu na swoją specyfikę, osiągają wyższe ceny, a więc oszuści mogą liczyć na wyższe zyski. W Chinach istnieją całe fabryki, których pracownicy zajmują się rozbieraniem starego sprzętu, przerabianiem obudów układów scalonych i sprzedawaniem ich jako nowych kości.

W laboratorium Intela w Pittsburghu trwają prace na układem scalonym, który mógłby być wszczepiany bezpośrednio do mózgu człowieka. Kość taka pozwoliłaby na sterowanie komputerem za pomocą myśli. Można by ją wykorzystać też do sterowania innymi urządzeniami, takimi jak telefony komórkowe czy telewizory. Układ Intela ma korzystać z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (FMRI). Co prawda technologie potrafiące w łatwy sposób odczytywać i interpretować fale mózgowe jeszcze nie istnieją, jednak Intel uważa, że już wkrótce będą one dostępne, dlatego też zaczął prace nad odpowiednimi układami scalonymi. Zespół z Pittsburgha, pracujący pod kierownictwem Deana Pomerleau, skanuje mózgi ochotników, by sprawdzić, czy w momencie, gdy myślą o tych samych rzeczach, pojawiają się podobne wzorce aktywności w mózgach. Sam Pomerlau wierzy, że w ciągu najbliższej dekady ludzie przekonają się do idei implantów wszczepianych do mózgu i chętnie porzucą klawiatury czy myszki na rzecz sterowania urządzeniami za pomocą myśli. Coraz więcej specjalistów uważa, że stoimy na progu ery, w której maszyny będą łączone z żywą tkanką. Jednym z nich jest profesor Charles Higgins z University of Arizona, zdaniem którego za 10-15 lat rozpowszechnią się hybrydowe systemy krzemowo-biologiczne.

Już nie tylko dane z Intela mówią o wychodzeniu rynku IT z kryzysu. Optymistycznych informacji dostarcza też firma ASML, producent urządzeń do litografii. W trzecim kwartale bieżącego roku holenderskie przedsiębiorstwo sprzedało usługi i urządzenia o łącznej wartości 555 milionów euro. To ciągle mniej niż 696 milionów z trzeciego kwartału ubiegłego roku, ale znacznie więcej niż 277 milionów z drugiego kwartału 2009. ASML sprzedało 17 nowych systemów do litografii, a średnia cena każdego z nich wyniosła 23,4 miliona euro, oraz 7 używanych systemów. Wartość netto sprzedaży to 459 milionów. Ponadto sprzedano też usługi za 96 milionów euro. Wyniki te warto porównać z drugim kwartałem, gdy nabywców znalazły jedynie 4 nowe i 6 używanych systemów. Eric Meurice, prezes ASML, poinformował, że jego firma sprzedała też pierwszy system NXT:1950i, który pozwala na tworzenie układów w technologiach poniżej 30 nanometrów. Zysk netto wyniósł 20 milionów euro. Kwartał wcześniej przedsiebiorstwo zanotowało stratę netto w wysokości 104 milionów. Pomiędzy początkiem lipca a końcem września do ASML napłynęły też zamówienia na 27 nowych i 8 używanych systemów. Ich łączna wartość netto to 777 milionów euro. Zdaniem Meurice'a zwiększony popyt na urządzenia litograficzne to dowód na to, iż producenci układów scalonych znowu zaczynają inwestować w produkcję.

Jak twierdzi doktor Hector J. De Los Santos z kalifornijskiego NanoMEMS Research, komputery przyszłości mogą pracować nie dzięki przepływowi elektronów, a fal poruszających się w "cieczy elektronowej". To rozwiązałoby problem z dochowaniem wierności Prawu Moore'a. Obowiązujące od ponad 40 lat prawo przewiduje, że co 18 miesięcy liczba tranzystorów w układzie zwiększa się dwukrotnie. Obecnie już wiadomo, że wykorzystując współczesną technologię CMOS za kilka lat będziemy mieli poważne problemy z zachowaniem Prawa Moore'a. Dlatego też De Los Santos opracował koncepcję nazwaną nano-electron-fluidic logic (NFL), która zakłada wykorzystanie przepływu plazmonów w podobnym cieczy gazie elektronów. Uczony przewiduje, że takie rozwiązanie pozwoli na przełączanie bramek w ciągu femtosekund przy rozpraszaniu energii mniejszym niż femtodżul. Naukowiec wyjaśnia, że jego teoria korzysta z właściwości fali plazmonów powierzchniowych (SPW). Poruszają się one wzdłuż powierzchni styku dwóch materiałów, których stałe dielektryczne mają przeciwne znaki. Mogą więc poruszać się w układzie scalonym zbudowanym z materiałów o różnych właściwościach. Koncepcja De Los Santosa zakłada uruchomienie jednak SPW, a zaraz później innej SPW, która znajdzie się na kolizyjnym kursie do pierwszej fali. Po kolizji fale rozproszą się w jednym z dwóch możliwych kierunków. Ich obecność będzie interpretowana jako "1", ich brak jako "0". Proces obliczeniowy rozpoczyna się zatem od SPW1 poruszającej się w elektronowym gazie wzdłuż kanału, który na końcu się rozdwaja. Obie jego odnogi są wyposażone w odpowiednie czujniki. Z obu boków do kanału, jeszcze przed miejscem, w którym się on rozdwaja, dochodzą dwa dodatkowe kanały. Każdym z nich możemy puścić dodatkową SPW2, która zderzy się z SPW1. Gdy np. puścimy ją z prawej strony to SPW1 trafi do lewego rozgałęzienia, gdzie jej obecność zostanie uznana za "1". Koncepcja De Los Santosa nie wykorzystuje zatem, jak ma to miejsce w technologii CMOS, przepływu cząstek, ale przepływ fali. Cząstki, podobnie jak wtedy, gdy wrzucimy kamień do wody, pozostają w tym samym miejscu, poruszając się tylko w górę i w dół. Tym samym rozprzestrzenianie się fali zakłócenia nie wymaga przenoszenia masy. Dzięki temu przesuwają się szybciej niż elektrony - mówi De Los Santos. W technologii CMOS poruszające się elektrony wchodzą w interakcje z zanieczyszczeniami w materiale, z którego zbudowany jest układ scalony i z samym materiałem, co ogranicza ich prędkość oraz zwiększa wydzielanie ciepła. NFL jest pozbawiona tych wad. Kluczem do sukcesu NFL jest zoptymalizowanie odpowiedniej "gęstości" układu scalonego. SPW z czasem zanikają, a więc odległość, którą mają przebyć musi być tak dobrana, by fala dotarła do wyznaczonego celu. W przeciwnym razie zaniknie i nie dojdzie do wykonania żadnej operacji logicznej. Odległość nie może być też zbyt mała, gdyż fala dotrze do celu, odbije się, powróci do punktu wyjścia i ponownie się odbije wywołując rezonans w wykrywających ją czujnikach. Należy więc dobrać taki rozmiar kanałów, którymi będą poruszały się SPW, by fala nie zaniknęła przed ich końcem i by po odbiciu się nie dotarła do punktu wyjścia. De Los Santos przewiduje, że największa gęstość urządzenia będzie równa wielkości najmniejszego możliwego plazmonu, którym jest układ dwóch różnoimiennych ładunków (dipol). Jako że najmniejszym dipolem jest atom, oznacza to, że NFL może teoretycznie wykonywać działania logiczne na powierzchni czterokrotnie mniejszej niż CMOS. Kolejną zaletą wykorzystania fali plazmonów powierzchniowych jest ich olbrzymia prędkość wynosząca miliard centymetrów na sekundę. To oznacza, że układy scalone wykorzystujące SPW mogłyby pracować w temperaturze pokojowej z prędkością nawet 6 THz. Co więcej, operacje odbywałyby się przy zużyciu minimalnej ilości energii. Do wzbudzenia SPW wystarczy bowiem prąd stały o natężeniu większym od zera. Podtrzymanie istnienia elektronowego gazu wymaga użycia tak małych ilości energii, że są to wartości pomijalne. Innymi słowy, do pracy układu wykorzystującego NFL wystarczy minimalna wykrywalna ilość energii. Jakby tego jeszcze było mało, koncepcja NFL jest kompatybilna z obecnie używanymi procesami litograficznymi. Do produkcji nowego typu układów można wykorzystać zatem już istniejące urządzenia i można łączyć NFL z CMOS.

W Nature Photonics grupa naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) i Santa Barbara (UCSB) informuje o stworzeniu hybrydowego elektroniczno-fotonowego układu scalonego, który pracuje w temperaturze około 100 kelwinów. To wciąż bardzo niska temperatura (ok. -173 stopnie Celsjusza), jednak dotychczas podobne kości pracowały w temperaturach około 1,5 kelwinów. Naszym celem jest stworzenie wydajnego urządzenia wykorzystującego ekscytony, które będzie pracowało w temperaturze pokojowej i zastąpi urządzenia elektroniczne tam, gdzie ważne jest szybkie przesyłanie danych - stwierdził Leonid Butov, fizyk z UCSD. Nasze badania wciąż znajdują się na bardzo wczesnym etapie. Niedawno nasz zespół przeprowadził dowód na możliwość skonstruowania tranzystora bazującego na ekscytonach. Prowadzimy dalsze badania - dodał. Ekscytony to pary składające się z negatywnie naładowanych elektronów i pozytywnie naładowanych "dziur". Mogą być one tworzone przez światło w półprzewodnikach (np. w arsenku galu). Gdy dochodzi do połączenia dziury i elektronu, następuje rozpad ekscytonu i uwalniana jest energia w postaci błysku światła. To z kolei oznacza, że urządzenia bazujące na ekscytonach mogą być znacznie bardziej wydajne, niż urządzenia elektroniczne. W tych ostatnich konieczna jest konwersja sygnału elektrycznego do światła przed wysłaniem danych. Nasz tranzystor przetwarza sygnały używając do tego celu ekscytonów, które, podobnie jak elektrony, mogą być kontrolowane za pomocą napięcia elektrycznego, jednak w przeciwieństwie do elektronów, po opuszczeniu obwodu samoistnie zmieniają się w fotony. Takie sprzężenie pomiędzy ekscytonem a fotonem wypełnia lukę pomiędzy komunikacją a obliczaniem.

Naukowcy z laboratorium HP połączyli memrystor z tradycyjnym układem scalonym. Udowodnili w ten sposób, że nowy komponent może współpracować ze współczesną technologią, a to oznacza, iż wkrótce układy z memrystorami mogą trafić na rynek. To bardzo dobra wiadomość dla producentów procesorów, którzy szukają sposobów na ciągłe zwiększanie wydajności tych układów. W ciągu najbliższych lat możemy dojść do granicy, poza którą nie będzie możliwe produkowanie coraz mniejszych podzespołów. Już wcześniej udowodniono, że dzięki memrystorom będzie można tworzyć mniejsze, energooszczędne układy, gdyż memrystor może zastępować tranzystory. Memrystor to rodzaj opornika z pamięcią. Potrafi on zmieniać oporność w zależności od wartości i kierunku przyłożonego napięcia i, co bardzo ważne, zapamiętuje oporność po odłączeniu zasilania. Każdy memrystor może zastąpić od 7 do 12 tranzystorów - mówi Stan Williams, jeden z twórców memrystora. Jako, że potrafi on zapamiętać ostatnią wartość, jest znacznie bardziej energooszczędny od tranzystorów, które muszą być bez przerwy odświeżane nowymi dawkami energii elektrycznej. Williams, który kieruje badaniami nad memrystorami, wraz z zespołem umieścili 10 000 memrystorów na standardowym układzie CMOS. Specjaliści mówią, że największym wyzwaniem było samo umieszczenie memrystorów na miejscu, gdyż powierzchnia układów CMOS nie jest równa, a odchylenia rzędu 1/10000 milimetra mogłyby okazać się zbyt duże. Zastosowana macierz memrystorów została zbudowana z 200 krzyżujących się przewodów, które utworzyły siatkę z 10 000 połączeń. W każdym punkcie, gdzie przewody się krzyżowały, umieszczono pomiędzy nimi warstwę dwutlenku tytanu. Dzięki temu punkty skrzyżowań stały się memrystorami. Macierz połączono miedzianymi kablami z leżącym poniżej układem scalonym. Memrystor mógł przejąć część zadań układu CMOS. W ten sposób zwiększono jego wydajność bez konieczności zwiększania liczby tranzystorów, co pociągnęłoby za sobą konieczność użycia mniejszych tranzystorów, by większa ich liczba zmieściła się na takiej samej powierzchni. Co więcej, jak zauważył Williams, użycie memrystora spowodowało, że kość została wzbogacona o właściwości układu FPGA, czyli takiego, który można na bieżąco konfigurować w zależności od potrzeb. Uczeni zauważają, że konieczne jest jeszcze zwiększenie wydajności hybryd memrystor-CMOS, jednak ich pojawienie się zapowiada zmiany w całym przemyśle półprzewodnikowym.

Specjaliści z IBM-a i California Institute of Technology (Caltech) opracowali technologię umożliwiającą znaczne zmniejszenie rozmiarów i zwiększenie wydajności układów scalonych przy jednoczesnym obniżeniu ich zapotrzebowania na energię i kosztów produkcji. Ekspertom udało się połączyć techniki litografii i samoorganizowania się struktur układu scalonego. Wykorzystali w tym celu DNA, którego nici mogą służyć jako wzorzec dla osadzania węglowych nanorurek, cząstek metali czy nanokabli. Technika polega na przygotowaniu DNA o pożądanym kształcie i właściwościach poprzez umieszczenie w roztworze pojedynczych molekuł, które samoorganizują się dzięki interakcji pomiędzy pojedynczą długą nicią DNA wirusa, a mieszaniną różnych krótkich nici oligonukleotydów. Krótkie nici działają jak rodzaj wzorca, nadając długiej nici pożądanych kształt. Możliwe jest uzyskiwanie różnych kształtów poprzez odpowiednie manipulowanie oligonukleotydami. W ten sposób uzyskuje się strukturę, w której odległości pomiędzy poszczególnymi elementami wynoszą 6 nanometrów. Jej rozpiętość to 100-150 nanometrów, a grubość jest równa grubości DNA. Następnie za pomocą technik litograficznych na podłożu krzemowym tworzona jest matryca z punktami zaczepienia. Przygotowana jest tak, by poszczególne struktury DNA pasowały w konkretne miejsca i tylko w nich się zaczepiały. Dzięki takiemu podejściu możliwe będzie łatwe pokonanie granicy 22 nanometrów w produkcji układów scalonych. Do DNA umieszczonego na krzemie można bowiem mocować inne struktury, takie jak np. węglowe nanorurki, które stworzą obwód logiczny.

Firma Globalfoundries, która wyłoniła się z AMD, ogłosiła zdobycie pierwszego dużego klienta. Została nim STMicroelectronics. Ten szwajcarski koncern sprzedaje układy scalone pod własną marką, ale nie posiada własnych fabryk. Układy STMicro są kupowane przez przemysł telekomunikacyjny, motoryzacyjny i komputerowy. Firma jest piątym pod względem wielkości graczem na rynku układów scalonych. Wyprzedzają ją Intel, Samsung, Toshiba oraz Texas Instruments. Z tej czwórki jedynie TI nie posiada własnych fabryk. Na podstawie umowy pomiędzy Globalfoundries a STMicro, obie firmy będą współpracowały przy wykorzystaniu 40-nanometrowego procesu technologicznego dla energooszczędnych układów scalonych, które trafią do urządzeń przenośnych, elektroniki konsumenckiej czy urządzeń telekomunikacyjnym. Pierwsze chipy wyjadą w przyszłym roku z fabryki w Dreźnie. Globalfoundries ma zatem dwóch klientów, AMD i STMicroelectronics. Firma unowocześnia obecnie zakład w Niemczech i ma zamiar wybudować fabrykę w stanie Nowy Jork. Zostanie ona otwarta w 2011 roku, a produkcja ruszy w 2012.

The Wall Street Journal dowiedział się, że Apple zatrudniło byłych pracowników AMD. Ich zadaniem będzie projektowanie dla Apple'a układów scalonych. Projektując własne kości dla iPhone'ów czy iPodów Apple zyska możliwość lepszego dostosowania ich do wymagań programów czy skupienia się na ich energooszczędności. Koncern Jobsa chce zaprojektować nie tylko własne CPU, ale również układy graficzne pozwalające na odtwarzanie realistycznych gier i filmów na firmowych urządzeniach przenośnych. Z drugiej strony, firma, znana z wyjątkowej wrażliwości na punkcie własnych tajemnic, będzie mogła strzec ich jeszcze lepiej. Warto w tym miejscu przypomnieć o kupnie przez Apple'a firmy P.A. Semi czy o sporze z IBM-em o Marka Papermastera. Apple'owskie układy scalone zadebiutują nie wcześniej niż w przyszłym roku.

Naukowcy z MIT-u opracowali nową metodę nanoszenia wyjątkowo cienkich ścieżek na powierzchnię krzemu. Używają w tym celu materiału, który pod wpływem światła o określonej długości zmienia się z przezroczystego w nieprzezroczysty i na odwrót. Materiały takie nie są niczym nowym, jednak to właśnie na MIT powstała technologia pozwalająca wykorzystać je w roli masek litograficznych służących do nanoszenia bardzo precyzyjnych struktur na materiał znajdujący się pod maską. Techniki litograficzne wykorzystują światło, a możliwość jego skupienia na poddanej obróbce powierzchni jest ograniczona przez limit dyfrakcyjny, który sprawia, że nie może być ono użyte do stworzenia struktur mniejszych niż połowa długości fali światła. Amerykańscy uczeni stworzyli zatem takie maski, w których różne długości światła czasem się wzmacniają, a czasem znoszą. Następnie poddali materiał fotochromatyczny działaniu światła przepuszczonego przez takie maski. Materiał fotochromatyczny zmienia przezroczystość pod wpływem światła. Tam, gdzie maski były ustawione w ten sposób, by to samo miejsce materiału znajdowało się pod różnie przepuszczającymi światło fragmentami masek. W ten sposób na powierzchni materiału fotochromatycznego powstawały wyjątkowo cienkie, przezroczyste linie oddzielone od siebie nieprzepuszczalnymi regionami. Materiał fotochromatyczny stawał się więc maską litograficzną, którą później można wykorzystać do produkcji układów scalonych. Nowa technika, nazwana modulacją absorbancji, umożliwia tworzenie linii o szerokości zaledwie 1/10 długości użytej fali światła. Twórcy nowej metody już w tej chwili są w stanie kreślić za jej pomocą linie o szerokości 36 nanometrów. Założono firmę, której celem są dalsze prace nad doskonaleniem modulacji absorbancji. Pierwsze układy scalone stworzone za jej pomocą powinny trafić na rynek w ciągu najbliższych pięciu lat.

Co łączy proces produkcji układów scalonych z opracowywanymi przez NASA silnikami jonowymi? I chipy, i silniki jonowe mogą zostać udoskonalone dzięki najnowszemu osiągnięciu uczonych z Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Opracowali oni lepszą metodę napylania jonowego. W przemyśle półprzewodnikowym metalowe warstwy są nanoszone na podłoże krzemowe właśnie za pomocą napylania jonowego. Technika ta polega na wykorzystaniu plazmy, uzyskiwanej najczęściej z argonu, którą umieszcza się za pomocą pola magnetycznego pomiędzy warstwą metalu a produkowanym obwodem. Plazma wybija jony z metalu, a te przepływają do obwodu, gdzie są osadzane. Obecnie najczęściej wykorzystywaną techniką napylania jonowego jest opracowane w latach 90. impulsowe magnetronowe napylanie wysokosprawne (HIPIMS - High Power Impulse Magnetron Sputtering), która znacznie zwiększyło liczbę jonów metali osadzających się na podłożu, co z kolei polepsza jakość pokrycia. Jednak nawet w HIPIMS prąd wyładowczy ma ponaddziesięciokrotnie wyższe natężenie, niż jony docierające do krzemowego podłoża. Specjaliści z LBNL wykorzystali HIPIMS i odwrócili sytuację: wbrew intuicji natężenie jonów w pewnych warunkach znacznie przewyższa natężenie prądu wyładowczego. Oczywiście większą liczbę jonów można by teoretycznie uzyskać za pomocą obecnych technik. Wystarczy tylko zwiększyć moc dostarczanego prądu. Jednak przy zwiększeniu mocy istnieje ryzyko przegrzania systemu do tego stopnia, iż magnesy się rozmagnetyzują lub dojdzie do stopienia krzemowego podłoża. Zarówno magnesy jak i katoda muszą być chłodzone wodą. W zastosowaniach przemysłowych używa się rozpylacza o średniej mocy około 1 kilowata - mówi Anders. Właśnie ta "średnia" jest tutaj bardzo ważna. Gdy bowiem dostarcza się prądu w krótkich impulsach, mogą one przekraczać średnią o setki razy, dzięki czemu uzyskujemy znacznie więcej jonów i wolnych elektronów, a więc znacznie lepsze pokrycie. Liczba jonów wytworzonych w takich warunkach jest dostatecznie duża do tworzenia pokrycia, jak i wystarczająca do powrotu do celu i pozyskania kolejnych jonów. System sam się podtrzymuje, gdyż w plazmie dominują jony metalu, a nie gaz, a w płaszczu mamy dodatkowe nadmiarowe elektrony tworzące nadmiarową plazmę. System po chwili samodzielnie się stabilizuje, ale już na wyższym poziomie, niż poprzednio. W tradycyjnych metodach napylania gaz potrzebny do uzyskania plazmy powoduje, że pokrycia nie są jednorodne, a mogą nawet przypominać gąbkę. Jednak w nowej technologii w plazmie już nie dominuje gaz, a więc w pokryciu nie powstają luki. Ponadto wysoka koncentracja jonów pozwala na nałożenie ich nawet w najtrudniej dostępnych miejscach. To z kolei umożliwia tworzenie doskonalszych układów scalonych. Ponadto, jako że nowa technologia dobrze sprawdza się w próżni, może zostać w przyszłości wykorzystania zarówno do napylania materiałów w przestrzeni kosmicznej, jak i do stworzenia jonowego silnika, którego paliwem będzie tani niepalny metal. Inne potencjalne egzotyczne zastosowanie nowej technologii to użycie jej do pokrywania wnętrz akceleratorów cząstek niobem, materiałem, z którym bardzo trudno jest obecnie pracować. Podczas dotychczasowych eksperymentów Anders i Joakim Andersson wykorzystali prąd o natężeniu 250 amperów, a więc o wartości znacznie większej, niż kiedykolwiek stosowana w magnetronach.

W USA do leczenia choroby Parkinsona wykorzystywany jest wszczepiany układ scalony, który pomaga pacjentowi za pomocą elektrycznego stymulowania odpowiednich regionów mózgu. Specjaliści chcą teraz wykorzystać ten sam układ do wywoływania... przyjemności seksualnej. Morten Kringelbach z wydziału psychiatrii Oxford University stwierdził, że kolejnym "celem" układu może być kora okołooczodołowa. Ma on pomóc osobom, które nie są zdolne do odczuwania przyjemności z seksu. Neurochirurg, profesor Tipu Aziz mówi, że pomysł Kringelbacha powinien zadziałać. Przytacza historię pewnej kobiety, której przed kilku laty w ramach eksperymentu wszczepiono podobny układ. Z osoby oziębłej zmieniła się w wulkan seksu. Jednak tak radykalna zmiana nie spodobała jej się i chip został usunięty. Aziz dodaje jednak, że przy współczesnym stanie technologii umieszczanie układu scalonego w mózgu jest zbyt ryzykowne. Jest przy tym optymistą. Jego zdaniem w ciągu około 10 lat nauka i technologia ulegną takim zmianom, że możliwe będzie sztuczne stymulowanie bardzo głębokich obszarów mózgu, co pozwoli na opracowanie całego szeregu nowych metod leczenia.

Belgijska firma Omega Pharma wstrzymała sprzedaż układu E-Waves, który ma ponoć chronić użytkownika przed polem elektromagnetycznym emitowanym przez telefony komórkowe. Przedsiębiorstwo pokazywało wyniki przeprowadzonych przez siebie badań, które miały dowodzić, że układ naprawdę działa. Nie przekonało to jednak licznych naukowców, którzy skrytykowali firmę. Dlatego też Omega Pharma zdecydowała, że przeprowadzi dodatkowe badania, których szczegółowe wyniki przedstawi niezależnym naukowcom. Dopiero później podejmie decyzję o rynkowym debiucie swojej kości.

Belgijska firma Omega Pharma, która specjalizuje się w produktach zdrowotnych nie wymagających recepty, pokazała układ scalony E-waves, który ma zmniejszać negatywne skutki używania telefonów komórkowych. Przedstawiciele Omegi informują, że układ redukuje wpływ pola elektromagnetycznego na ciało użytkownika. Testy wykazały, że osłabia on np. bóle głowy i utratę koncentracji, które mogą być związane z używaniem komórek. Neutralizuje też efekty ogrzewania się ciała. Układ nie będzie tani. Jego cena to 38,95 euro. Omega uważa jednak, że w trosce o własne zdrowie, klienci będą chcieli korzystać z tego typu urządzenia. Naukowcy wciąż jednak nie są zgodni co do tego, czy i jaki negatywny wpływ wywierają telefony komórkowe.

Intel poinformował o zakończeniu opracowywania technologii 32 nanometrów. W czwartym kwartale 2009 roku z linii produkcyjnych mają zjechać pierwsze kości wykonane w tej technice. Przedstawiciele koncernu zapowiedzieli, że w przyszłym tygodniu podczas konferencji International Electron Devices Meeting zaprezentują szczegóły przygotowanych przez siebie rozwiązań. Będzie można zapoznać się z drugą generacją materiałów o wysokiej stałej dielektrycznej połączonych z metalową bramką czy też z techniką 193-nanometrowej litografii immersyjnej. To już czwarty rok z rzędu, gdy Intelowi udało się dotrzymać wyznaczonych terminów wdrażania kolejnego procesu produkcyjnego. Podczas wspomnianej konferencji odbędzie się również spotkanie dotyczące technologii 22 nanometrów.

Profesor Hong Tang i jego zespół z Yale University udowodnili, że maszyny - przynajmniej w skali nano - mogą być napędzane światłem. Otwiera do drogę do skonstruowania nowej klasy półprzewodnikowych urządzeń, od superszybkich energooszczędnych sieci telekomunikacyjnych, po czujniki i podzespoły komputerów kwantowych. Siła wywierana przez światło jest zbyt mała, byśmy ją odczuli w codziennym życiu, jednak jest wystarczająca w skali nano - mówi profesor Tang. Od dawna istnieją teorie, głoszące, że sama siła fali świetlnej jest zdolna poruszać obiekty. W laboratoriach udawało się za pomocą lasera manewrować pojedynczymi obiektami w roztworach. Wymaga to jednak silnych laserów i skomplikowanej aparatury, zużywającej sporo energii. Zespół Tanga potrafi zrobić to wszystko w znacznie prostszy sposób. Zamiast poruszać cząsteczkami, zintegrowaliśmy wiele urządzeń na krzemowym układzie scalonym i je uruchomiliśmy - informuje jeden z badaczy, Mo Li. Światło poruszało się w układzie podobnie, jak czyni to prąd elektryczny - dzięki wcześniej stworzonym ścieżkom. Intensywność światła w skali nano jest olbrzymia. Oceniamy, że jasność jaką uzyskaliśmy, jest milion razy większa, niż przy wystawieniu obiektu na działanie Słońca - mówi jeden z naukowców. Na pojedynczym układzie scalonym umieściliśmy setki urządzeń i wszystkie działały - dodaje Tang. Wykorzystanie światła do bezpośredniego napędzania urządzeń skutkuje olbrzymimi oszczędnościami energii i zwiększeniem wydajności pracy. Bardzo dobrze widać to na przykładzie sieci telekomunikacyjnych. Obecnie wykorzystujemy światło do przesyłania danych. Jednak w sieciach musimy używać elektrycznych modulatorów, które z jednej strony kabla zamieniają sygnał elektryczny w optyczny kodując w nim dane, a z drugiej, dokonują odwrotnej operacji. Całość czyni sieci światłowodowe dość skomplikowanymi urządzeniami, wymagającymi do pracy sporo energii. Zespół Tanga stworzył optyczny modulator, który jednocześnie przenosi i moduluje sygnały. Wystarczyło użyć lasera, który wprawiał modulator w drgania o odpowiedniej częstotliwości, kodując w ten sposób dane. James Hone, profesor z Columbia University uważa, że prace jego kolegów z Yale to "techniczny przełom". Otwiera to drogę do produkcji optyczno-mechanicznych przełączników, które będą w stanie kierować jednym sygnałem świetlnym za pomocą drugiego - mówi Hone. Równie zachwycony jest chemik i fizyk profesor Adam Cohen z Uniwersytetu Harvarda. Wynalazek eliminuje bowiem konieczność przekładania sygnałów elektrycznych na optyczne i odwrotnie, co jest skomplikowane i spowalnia komunikację. Fakt, iż układ z Yale działa właśnie dzięki światłu, daje nadzieję na wyprodukowanie niezwykle precyzyjnych czujników chemicznych. Powinno być zatem możliwe wytworzenie optycznych oscylatorów i powiązanie ich z przeciwciałami reagującymi na konkretne białka, charakterystyczne dla różnych chorób. Zmiany długości fali światła wywołane obecnością białka pozwolą błyskawicznie zdiagnozować chorobę. Minie jeszcze wiele lat, zanim tego typu urządzenia powstaną. Na razie nanomechanizmy napędzane światłem znajdują się w bardzo wczesnym stadium rozwoju.

Podczas Memristor and Memristor System Symposium, które odbyło się w Berkeley, zademonstrowano pierwszy w historii układ będący połączeniem memrystorów z tranzystorami. Memrystor, po raz pierwszy pokazany w maju bieżącego roku, to czwarty typ podstawowego obwodu elektrycznego. Pokazany właśnie przez HP chip dowodzi, że układ stworzony z tranzystorów i memrystorów działa tak, jak kość złożona z dużej liczby samych tranzystorów. Tak więc wykorzystanie memrystorów pozwala na stworzenie znacznie mniejszych i zużywających mniej energii kości, które wydajnością nie ustępują tradycyjnym układom tranzystorowym. Memrystory pozwolą więc przez kolejne lata zachować ważność Prawu Moore'a. Stan Williams, jeden z twórców memrystora, mówi, że jego zintegrowanie z tranzystorami było znacznie łatwiejsze, niż przypuszczano. Ponieważ memrystory buduje się z tych samych materiałów, które wykorzystuje się obecnie w układach scalonych, okazało się, że zintegrowanie ich z tranzystorami jest bardzo łatwe. Memrystory działają jak oporniki, ale w przeciwieństwie do nich potrafią zmieniać oporność w zależności od ilości i kierunku przyłożonego napięcia. Ponadto zapamiętują oporność po odłączeniu zasilania. Dzięki temu pojedynczy memrystor może spełniać rolę wielu tranzystorów. Jest też obiecującą, szybszą, tańszą, mniejszą i bardziej energooszczędną alternatywą dla pamięci flash. Specjaliści mają nadzieję, że memrystor zrewolucjonizuje też budowę układów FPGA (Field Programmable Gate Array). To programowalne układy scalone, które można na bieżąco przystosowywać do zadań, które mają wykonywać. FPGA są obecnie używane przede wszystkim do projektowania innych kości, pozwalają bowiem producentowi przetestować architekturę kości. Są jednak drogie w produkcji, duże i wolno pracują, dlatego też nie są zbyt rozpowszechnione. Dzięki memrystorom być może uda się wyprodukować FPGA pozbawione jego wad, a zachowujące zalety. Przez najbliższe lata naukowcy będą badali i udoskonalali memrystory. Wiliams uważa, że pierwsze układy scalone z memrystorami trafią do sprzedaży w ciągu trzech lat.

Badanie protein w próbce krwi to jedna z metod, które pozwalają określić ryzyko zachorowania na nowotwory oraz monitorować stan zdrowia osób cierpiących na chroniczne choroby. Obecnie stosowane metody takich badań są drogie, długotrwałe i wymagają sporej ilości krwi. Proteiny osocza dają nam możliwość przyjrzenia się biologii choroby - mówi profesor Paul Mischel, patolog na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Problem w tym, że zbadanie jednej tylko proteiny kosztuje około 500 dolarów, wymaga pobrania 10-15 mililitrów krwi i licznych wizyt u lekarza. Stąd też olbrzymia nadzieja pokładana w nowym układzie scalonym, który w ciągu 10 minut z jednej tylko kropli krwi pozwala uzyskać informacje, do otrzymania których potrzebna jest obecnie wielogodzinna praca przeszkolonego technika. Nowy chip został opracowany przez profesora chemii Jamesa Heatha z Caltechu oraz Leroya Hooda, prezesa i założyciela Instytutu Biologii Systemów. Obaj panowie powołali firmę Integrated Diagnostics, która ma zająć się komercjalizacją wspomnianego układu scalonego. Kość działa dzięki umieszczeniu na niej kropli krwi, która, po przyłożeniu zewnętrznego źródła ciśnienia, jest tłoczona do miniaturowego kanału. Ten z kolei rozgałęzia się na jeszcze węższe kanaliki, które nie przepuszczają czerwonych ciałek krwi i oddzielają od nich bogate w białka osocze. Te węższe kanaliki wyłożone są "kodem kreskowym" stworzonym z DNA przyczepionego do przeciwciał. Każda z części "kodu kreskowego" odpowiada za przechwycenie konkretnych protein. Gdy już cała krew zostanie przeciśnięta przez kanaliki, wystarczy odczytać "kod kreskowy" za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego lub skanera pozwalającego na analizę sekwencji DNA. Identyfikacja protein jest możliwa dzięki badaniu położenia czerwonych linii "kodu kreskowego" względem zielonych linii referencyjnych. Z kolei zmierzenie światła emitowanego przez poszczególne białka pozwala na określenie ich koncentracji we krwi. Heath i Hood zapewniają, że ich układ jest tak dokładny jak standardowe testy i pozwala na badania koncentracji dowolnych białek. Wystarczy po prostu wyposażyć go w odpowiednie przeciwciała. Co więcej, twórcy chipa skupili się na tym, by był on w stanie identyfikować białka specyficzne dla poszczególnych organów. Obecnie przy użyciu spektrometrii masowej identyfikują białka z wątroby i mózgu. Ponadto prowadzone testy kliniczne wykazały, że nowa technologia umożliwia badanie krwi nawet kilkunastokrotnie w ciągu dnia. Dzięki temu naukowcy dowiadują się, w jaki sposób dieta i różne rodzaje aktywności fizycznej wpływają na koncentrację białek we krwi. Emil Kartalov, patolog z Kack School of Medicine na University of Southern California, uważa, że prace Hooda i Heatha przyniosą olbrzymie korzyści dla pacjentów. Zauważa przy tym, że podobne technologie dopiero wówczas zrewolucjonizują diagnostykę, gdy uda się zrezygnować w badaniach z mikroskopów fluorescencyjnych. To duże i drogi urządzenia, więc nie można ich wykorzystywać w dowolnym miejscu. Zdaniem Kartalova, w przyszłości podobne techniki będą mierzyły nie światło, ale napięcie elektryczne w białkach. Taki pomiar jest bowiem znacznie bardziej prosty.

Obecnie układy scalone produkuje się korzystając ze specjalnych masek, światła i światłoczułych związków chemicznych. Zespół europejskich fizyków stworzył coś, co można uznać za samodzielnie budujący się układ scalony. Uczeni wykorzystali roztwór organicznego półprzewodnika o długich molekułach i połączyli go z długim łańcuchem węgla, który miał na końcu grupę krzemową, działającą jak kotwica. Następnie w roztworze tym zanurzyli wstępnie przygotowaną płytkę krzemową, na której znajdowały się elektrody. Okazało się, że molekuły samoistnie utworzyły połączenie pomiędzy elektrodami. Kolejne testy wykazały, że stworzony w ten sposób układ scalony działa. Naukowcy stwierdzili, że całość pracuje lepiej, niż sądzili. Co prawda obecnie tak tworzone chipy są mało wydajne, jednak akademicy wierzą, że wraz z ulepszaniem składu roztworu i techniki produkcyjnej, uda się doprowadzić do sytuacji, w której samodzielnie budujące się układy scalone będą bardziej wydajne od kości tworzonych tradycyjnymi metodami.