Европейские исследователи из центра IMEC в г. Левен (Бельгия) создали первый рабочий образец процессора, состоящего исключительно из органических (пластиковых) электронных компонентов. Новый процессор площадью 2 кв. см содержит около 4 тысяч транзисторов, нанесенных на тонкую пластиковую пленку. Как говорит Ян Гено (Jan Genoe), один из разработчиков пластикового процессора, новая технология имеет два главных преимущества по сравнению с традиционным кремнием – значительно более низкая стоимость и гибкость готовых интегральных схем. Сам пластиковый процессор был разработан в ходе работ по заказу исследовательской организации TNO и компании Polymer Vision, производящей дисплеи - оба заказчика базируются в Нидерландах.

На данный момент процессор из пластика способен выполнять лишь одну простую программу из 16 инструкций. Инструкции записаны на еще одном фрагменте полимерной пленки с нанесенными на нее электронными элементами – этот фрагмент соединяется с процессором для загрузки команд. Подобная конструкция позволяет процессору вычислять текущее среднее значение входящего сигнала – подобные задачи выполняют многие микросхемы обработки сигналов. Новый чип работает на тактовой частоте 6 Герц – в миллионы раз медленнее, чем современные настольные машины. Кроме того, новый процессор может обрабатывать информацию порциями по 8 бит, а большинство современных процессоров в ПК берут на обработку сразу по 128 бит.

Как рассказали создатели пластикового процессора, толщина полимерной подложки составляет 25 микрометров, как у пищевой пленки, в которую заворачивают продукты. Поверх пленки накладывается слой электродов из золота, затем изолирующий полимерный слой, и, наконец, слой полимерных полупроводниковых элементов. Слой полимерных транзисторов образуется путем разбрызгивания органической жидкости, которая при аккуратном нагреве превращается в пентоцен – популярный полимерный полупроводник. Далее слой пентоцена проходит фотолитографию и протравку, что в результате создает упорядоченную структуру транзисторов. В будущем подобные процессоры будет проще изготавливать полиграфическим способом, нанося готовые компоненты в форме чернил. На данное время подобная технология невозможна, поскольку минимальный размер сравнительно надежных транзисторов при печатном нанесении составляет десятки микрометров – это слишком много для достижения приемлемой скорости работы.

Сами разработчики соглашаются, что органические материалы существенно ограничивают быстродействие будущих пластиковых процессоров. В то же время, дешевизна и гибкость таких микросхем открывает совершено новые перспективы применения. Например, возможно создание органического газоанализатора, который можно обернуть вокруг трубы с газом и точно определить места утечек за счет обработки и очистки сигналов с датчиков.

После презентации нового полимерного процессора на конференции ISSCC в г. Сан-Хосе (шт. Калифорния, США) работа европейских исследователей получила важные комментарии. Чжан Вэй (Wei Zhang), работающий над развитием органической электроники в университете штата Миннесота (США) заявил, что подобные процессоры сами по себе не смогут пробить дорогу к электронике нового поколения. В качестве подкрепления своей идеи Чжан с коллегами представили первые образцы оперативной памяти типа DRAM, изготовленные методом печати. Набор запоминающих ячеек общей площадью 24 кв. мм был изготовлен путем нанесения нескольких слоев органических «чернил» из распыляющих головок. Сейчас эта напечатанная память может хранить 64 бита информации.

Прежние образцы печатной памяти были энергонезависимыми, но не подходили для краткосрочного хранения данных с частой перезаписью, но группа Чжана смогла изготовить именно оперативную память, используя особую форму печатных транзисторов. В образце Чжана и его коллег для разделения электродов в органических транзисторах используется насыщенный ионами гель – он служит изолятором и хорошо подходит для точного нанесения на подложку. Ионы в геле позволяют гелевому слою сохранять больше заряда, чем в традиционных изоляторах без ионов. Такой подход решает сразу две проблемы, прежде тормозивших развитие органической памяти. Повышенная способность нового геля к сохранению заряда уменьшает необходимую мощность тока для управления транзисторами и памятью, построенной на базе этих транзисторов. Кроме того, новый гель значительно увеличивает разницу между уровнями зарядов, обозначающих 1 и 0 в памяти – эти уровни зарядов сохраняются на протяжении минуты без необходимости актуализации.