Nekonvenční technologie pro číslicové systémy

Unconventional technology for digital systems

článek ve sborníku mimo WoS a Scopus

čeština

V současné době je většina výpočetních strojů založena na prvcích na bázi anorganických polovodivých materiálů, jako je křemík. Takovými prvky jsou nejčastěji tranzistory v roli spínacích prvků, z nichž jsou postavena logická hradla, realizující základní boolovské funkce. Z hradel jsou pomocí prostředků syntézy sestavovány složitější obvody, které již mohou realizovat algoritmus nebo výpočet. Pro návrh takové (konvenční) elektroniky jsou známy automatizované postupy a jsou také známa řešení realizující řadu potřebných funkcí. Na úrovni tranzistorů i hradel však existují alternativní řešení, která mohou do systému, v němž jsou použita, přinášet určité výhody. Na těchto úrovních lze ovlivnit především fyzikální vlastnosti výsledného produktu, například nároky na výrobní technologie, rozměry, možnost nasazení v různých prostředích, rychlost obvodů, nebo základní realizované logické funkce. To může přinášet výhodu v možnosti nových aplikací, konvenční elektronikou jen obtížně dosažitelných, případně úsporu nebo lepší vlastnosti aplikací existujících. Mezi nekonvenční technologie v tomto smyslu lze například počítat obvody založené na organických polovodičích, realizované metodami inkoustového tisku, využití elektrického chování některých netradičních a biologických materiálů, polovodičové prvky na bázi grafenu, nanotrubiček a další nanotechnologie, na úrovni hradel pak polymorfní elektronika. Polymorfní elektronika a její principy mohou být uplatněny zejména tam, kde chování základních struktur bude proměnné s ohledem na další parametry.

The majority of contemporary computational machines is conceived around the elements based on anorganic semiconductor materials, e.g. silicon. It is peculiar that such elements typically comprise the transistors as a switching entity, which are used for construction of logic gates performing elementary Boolean functions. More complex circuits implementing certain algorithm or computational task are further designed by means of applying suitable synthesis techniques. There exist rich set of methods for highly automated design of conventional electronics, together with specific solutions for most typical application scenarios. However, on the level of individual transistors and complete logic gates alike, certain alternative approaches are available at hand which may help to take an advantage of certain benefits. Most importantly, it is possible to influence physical properties of the target product, including fabrication technology requirements, dimensions, its maturity for the deployment in various environments, operational speed or the actual set of available basic logic functions. Such perspective can open the path towards new aplication opportunities which might be barely feasible to obtain with conventional electronics approach, or enable important improvements of the existing solutions. In that sense, an example of unconventional  technology may include circuits based on organic semiconductor materials, often fabricated by means of using methods of inkjet printing, exploitation of electrical behaviour in case of an unconventional or nature-inspired materials, semiconductor elements based on graphene, nanotubes or similar ones. In addition, there can be identified one specific domain on the level of gates which is called polymorphic electronics. Polymorphic electronics and its principles can be employed especially in situations where the behaviour of fundamental structures is subjected to intentional change due to various relevant aspects during the circuit operation.

Ambipolární tranzistor, číslicová logika, organická elektronika, polymorfní elektronika, logická hradla, číslicové obvody.

Ambipolar transistor, digital logic, organic electronics, polymorphic electronics, logic gates, digital circuits.

TESAŘ, R.

14. 9. 2016

Fakulta informačních technologií VUT v Brně

Bořetice

978-80-214-5376-0

Počítačové architektury a diagnostika PAD 2016

109

115

4