Създадоха MEMS версия на легендарния процесор 4004

Екип учени, ръководен от известните Релф Меркл (Ralph Merkle) и Робърт Фрейтас (Robert Freitas) демонстрираха, че с помощта на няколко базови микроелектромеханични компонента е възможно създаването на пълноценна тюрингова изчислителна система. С помощта на 2 µ MEMS технология учените създадоха цялостен аналог на 4-битовия процесор Intel 4004, представен през 1971 година и който е първият процесор, достъпен на пазара.

Основен MEMS компонент на тази система е логическият елемент 2И-НЕ. Цялата останала логика на процесора – регистри, тригери, памети и т.н. се базира именно на този базов компонент.

Структурата на новия MEMS процесор е значително по-опростена в сравнение с всички досегашни опити за реализирането на подобни тюрингови системи. В нито един от компонентите няма триене и енергията за работа на MEMS устройството е съвсем малка, а бързодействието е високо.

За създаването на новия MEMS процесор е използвана технологията Multi-User MEMS Processes (MUMPs), осигуряваща производството на MEMS компоненти с размер едва два микрона. За създаването на комплементарна двойка транзистори е необходима площ от 640 на 1017 микрона, а на силициева подложка с площ 2,8 сантиметра могат да бъдат разположени 2200 транзистора, което е еквивалентно на броя на транзисторите в процесора Intel 4004.

Потенциалът на различните MEMS технологии е огромен, а осен това съвсем скоро ще започне производството на MEMS компоненти с още по-малки размери, с което ще бъдат повишени тяхната производителност и икономичност. Още днес е възможно създаването на логическите елементи AND, NAND, NOR, NOT, OR, XNOR и XOR, които дават възможност за изграждането на много сложни изчислителни блокове и устройства.

MEMS компютрите, в които се използват подобни на създадения нов микроелектромеханичен процесор имат потенциал за осигуряване на производителност от порядъка на 1 трилион гигафлопса на ват. Това е със 100 милиарда пъти по-ефективно дори и от „най-зелените“ суперкомпютри, съществуващи в наше време, и осигуряващи производителност от около 18 гигафлопса на ват.

От всичко казано дотук навярно възниква въпросът, за какво е необходимо разработването на подобни екзотични изчислителни системи, след като традиционните полупроводникови чипове се справят много добре с алгоритмите и поставените им изчислителни задачи. Но към днешен ден редица изследователски групи разработват алтернативни изчислителни технологии, включително механични, биологични, биохимични и т.н. Но по-специално MEMS системите например, в редица случаи имат редица преимущества пред силициевата електроника. Те могат да работят както при много ниски, така и при много високи температури, те не се влияят от опасното радиационно излъчване, като всичко това ги прави идеални за военната промишленост, както и за различните космически мисии.

Да си припомним, че преди време компанията Infineon обяви, че е готова да започне серийното производство на нови MEMS микрофони с подобрено съотношение сигнал/шум (SNR) и повишена чувствителност.