塑料處理器 -簡(jiǎn)介

塑料處理器是由塑料或有機(jī)晶體管制造的處理器。該處理器目前只能處理8位的信息。

該處理器目前只能運(yùn)行16條指令的簡(jiǎn)單程序。命令是被硬編碼進(jìn)用塑料電路蝕刻的附屬薄片上，這樣就可以與處理器連接起來(lái)“加載”程序。這樣處理器可以計(jì)算進(jìn)來(lái)的信號(hào)的運(yùn)行平均值，這是一個(gè)接收傳感器信號(hào)并進(jìn)行處理的芯片要做的事情。芯片以6赫茲的速度運(yùn)行(這比現(xiàn)在桌面機(jī)器運(yùn)行速度慢100萬(wàn)倍)，與現(xiàn)在計(jì)算機(jī)處理器128位的處理能力相比，這個(gè)芯片最多只能處理8位的信息。

歐洲的研究人員使用4000個(gè)塑料或有機(jī)晶體管來(lái)制造塑料微處理器，這種處理器大概為2平方厘米大小，置于軟性塑料薄片上。與使用硅相比，這種材料可以降低成本，并提高柔韌性。

制造工藝

制造這種處理器，首先要準(zhǔn)備25微米厚的軟性塑料片，然后在上面鋪上一層金電極，接著是一個(gè)絕緣塑料層和組成處理器4000個(gè)晶體管的塑料半導(dǎo)體。通過旋轉(zhuǎn)塑料薄片把一滴有機(jī)液體鋪成薄而均勻的一層來(lái)制作晶體管。緩慢加熱塑料薄片，液體變成在有機(jī)半導(dǎo)體中廣泛使用的并五苯固體(pentacene)。然后使用光刻法蝕刻并五苯層來(lái)使晶體管最終成型。

將來(lái)通過印刷如油墨一樣的有機(jī)部件，可以使制作這種處理器的成本更低廉。

面臨問題

制造塑料晶體管處理器是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)楹陀行蚬杈w制作的晶體管不同，所有塑料晶體管的表現(xiàn)可能不是相同的。每個(gè)晶體管的表現(xiàn)有輕微差別是因?yàn)樗鼈兪怯煞墙Y(jié)晶的并五苯分子所組成。

研究小組成功了，但這并不意味著塑料處理器可以在消費(fèi)計(jì)算機(jī)上替換硅處理器。有機(jī)材料在根本上限制了運(yùn)行速度。研發(fā)人員希望塑料處理器出現(xiàn)在硅處理器因?yàn)閮r(jià)格和物理上的非柔性而產(chǎn)生瓶頸的地方。低廉的有機(jī)材料與傳統(tǒng)硅相比，可以使塑料方法的價(jià)格降低十倍。

應(yīng)用

被輸氣管包裹著的有機(jī)氣體傳感器使用軟性微處理器清除嘈雜信號(hào)，來(lái)對(duì)任何泄露情況進(jìn)行報(bào)告。塑料電子產(chǎn)品使得一次性交互顯示器可以被包裝起來(lái)，例如食品。

與印刷有機(jī)DRAM存儲(chǔ)器聯(lián)合應(yīng)用

在有機(jī)處理器被展示的大會(huì)上，研究人員展示了首個(gè)印刷有機(jī)DRAM存儲(chǔ)器(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)，大多數(shù)電腦都是用這種存儲(chǔ)器和處理器一起工作用于短期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過噴霧器的噴嘴噴出有機(jī)“油墨”層來(lái)制作24平方微米大小的存儲(chǔ)器陣列，可以存儲(chǔ)64位的信息。

之前的印刷存儲(chǔ)器是非揮發(fā)的，也就是說，即使斷電，它也會(huì)保存數(shù)據(jù)，這不適合包括了頻繁讀寫和改寫操作的短期存儲(chǔ)。明尼蘇達(dá)的研究小組能夠印刷DRAM是因?yàn)樗麄冊(cè)O(shè)計(jì)了一種印刷有機(jī)晶體管，使用離子凝膠絕緣物質(zhì)隔離電極。

內(nèi)部的離子較之傳統(tǒng)的非離子絕緣體可以使凝膠層存儲(chǔ)更多的電荷。這強(qiáng)調(diào)了限制有機(jī)存儲(chǔ)器發(fā)展的兩個(gè)問題。凝膠的電荷存儲(chǔ)能力降低了操作晶體管和由其構(gòu)成的存儲(chǔ)器所需的功率;也使得存儲(chǔ)器中用來(lái)表示1和0的電荷等級(jí)變得明顯，并可以在不需要存儲(chǔ)器刷新的情況下持續(xù)一分鐘之久。

有機(jī)印刷DRAM可用于由印刷有機(jī)LED構(gòu)成的顯示器中圖像幀的短期存儲(chǔ)。這使得更多的設(shè)備可以用印刷方法來(lái)制造，拋棄一些硅組件，并降低成本。

把有機(jī)微處理器和存儲(chǔ)器結(jié)合起來(lái)的方法可以降低成本，盡管張偉說這兩者目前還不能連接。但是在將來(lái)，這是可行的。

首個(gè)塑料半導(dǎo)體計(jì)算機(jī)處理器和存儲(chǔ)器芯片的誕生表明，有一天，計(jì)算機(jī)的影響將無(wú)處不在。