A Hét 1980/2 (25. évfolyam, 27-52. szám)
1980-07-19 / 29. szám
ennek tizenötszöröse, százötven mikrométer is lehet. A sejtmemória felfedezése egy kicsit a véletlen müve, mivel a benne lejátszódó folyamatoknak csupán a hatásmechanizmusát ismerik, tudományos magyarázatukkal még adós napjaink fizikája. A jelenségre a villamos térrel vezérelt MOS (Mettal Oxid Semiconductor) tranzisztorok gyártásánál figyeltek fel a kutatók. Ha ezeket a tranzisztoaz elektron-„lyuk" egyesülési — rekombinációs folyamat is), amelyek bizonyos idő után annyira megszaporítanák a töltéshordozók számát, hogy a betáplált információ torzulást szenvedne. Ha azonban rendkívül gyorsan ingázik töltésünk a két árok között, ez a torzítás nem következhet be (a töltésvándorlás ezerszer gyorsabban megy végbe, mint az un. spontán generációs folyamat). Az A sejtmemória-a jövő nagy ígérete A számítógép-technika számára mindig elsőrendű fontosságú volt az egységnyi térfogatban elhelyezhető információmennyiség kérdése. Az integrált áramköri technológia, majd az áramkörsűrüség rohamos növelése a számítógépipar elképesztő fejlődését hozta magával, amely bár rendkívül impozáns, de még a kibernetika legelszántabb hívei sem mernék a számitógépek feldolgozási sebességét és az általuk tárolt információk mennyiségét összehasonlítani a legtökéletesebb „gép", az emberi agy által tárolt adattömeggel és feldolgozási sebességével. A leg - szembetűnőbb különbség épp az információtárolók méreteiben nyilvánul meg: míg az agy alig több, mint egy kilogramm tömegű, addig a számítógépek több tucat kilo•S.q, 0,04 mm-----------—------------------------------Elemi sejtmemória grammnyi mágneses lemezen, szalagon, ferritgyűrüs memóriaegységben vagy áramköri elemekben tárolják az adatokat, amelyek mennyisége az agy kapacitásának (tízezred százalékokban kifejezhető) töredéke. Ennek megfelelően az integráltáramkör-technika egyik fő célkitűzésévé vált az emberi idegsejtet megközelítő méretű memóriaegység létrehozása. A sokáig csupán jámbor óhajnak számító célt a közelmúltban a Fairchild amerikai gyár mérnökeinek sikerült megvalósítaniuk: olyan sejtmemóriát készítettek, amely 10X10 mikrométeres (századmilliméter X századmilliméteres) „memóriasejtben" képes elemi információt korlátlan ideig tárolni! Különösen annak tudatában tudjuk értékelni e nagyszerű eredményt, ha belegondolunk, hogy az emberi idegsejt, a neuron nagysága rókát nagy mennyiségben és egymáshoz nagyon közel integrálták az áramköri lapocskára, a G (gate — kapu) vezérlő elektródok alatt kialakult töltés az egyik tranzisztorból átvándorolt a másikba, ha az elektródok feszültsége megváltozott. A hibásan működő erösitőegység különös viselkedése késztette a kutatókat a további kísérletekre. Az újonnan felfedezett áramköri elem lényegében egy nem erősítő, a betáplált töltést ellenben térben és időben korlátlan ideig tároló MOS tranzisztorsor, melynek működési elve rendkívül egyszerű. Az áramköri lapocskát (1. ábra), amely lehet akár P (pozitív)-tipusú, akár N (negatív)-típusú félvezető, tízezred milliméter vékony szilícium dioxid (SiO,) réteggel vonnak be. A szigetelő rétegre párologtatással ezredmilliméter nagyságú fémelektródokat visznek fel. P-típusú félvezető alkalmazása esetén a G ve zérlő elektródra pozitív feszültséget kapcsol va az elektród alatti félvezető térrészből pozitív töltéshordozók, a „lyukak" kiszorul nak, ennek következtében töltés nélküli „gö dör", ún. potenciális árok keletkezik. Ez az árok képes aztán az elemi információt hor dozó Q töltés befogadására. A töltés kialaki tása is aránylag egyszerű módon történik. Az áramköri lapocska bemenetén p-n átmene tét hoznak létre oly módon, hogy elektronok ban gazdag szennyező anyagot juttatnak a G elektród alatti térrészbe. Ha ezen az elektródon feszültség jelenik meg, az N térfogatban a feszültséggel arányos módon megszaporodik az elektronok száma. Ekkor a G0 elektródra 10 V-os feszültséget kapcsolva alatta kialakul a potenciális árok, amely képes az előző elektród alatt kialakult töltésmennyiséget befogadni. Az U0 feszültség kikapcsolása után a töltések „átugranak" az így kialakult árokba. A töltések átvitele az egyes elektródok között hasonló módon történik: a szomszédos elektródra feszültséget kapcsolva a töltések vándorolni kezdenek, ha az előző elektródon kikapcsoljuk a feszültséget, átugranak az új árokba. Az elemi információt tároló sejtmemóriának legalább két fő vezérlő G, és G2 elektródból és két árokból kell állnia, melyek között a töltés oda-vissza ugrál. Erre azért van szükség, mert a félvezető lapocskában a külső hőmérséklet hatására szüntelenül elektron-„lyuk" párosok keletkeznek (közben természetesen lejátszódik információ „kiemelése" úgy történik, hogy a G' segédelektródra feszültségimpulzust vezetve alatta is kialakul a „feszültséggödör", ennek hatására a töltések ide vándorolnak, majd a p-n átmeneten átugorva az R ellenálláson a töltésmennyiséggel arányos nagyságú impulzust hoznak létre. Ha alapanyagként N típusú félvezetőt használnak, a bemenő és kimenő elektródok alatt P típusú átmenetet alakítanak ki, a töltéshordozók ezúttal nem elektronok, hanem „lyukak" lesznek. Míg az eddigi áramköri elemekben más és más töltésekkel táplálták be és emelték ki az információt, addig a CCID (Chiarge Compled Imaging Duices) memóriákban a betáplált töltések raktározódnak el, majd ugyanezeket a töltéseket emelik ki. Képfelvevőcső-mozaik Születtek olyan megoldások is, hogy a sejtmemóriát nagymértékben lehűtik (folyékony héliumban tárolják), hogy ugyanabban a feszültségárokban is korlátlan ideig lehessen tárolni az információt, mivel a néhány Kelvin fokos hőmérsékleten nem keletkezik információtorzító elektron-„lyuk" pár. Ez azonban feleslegesen megdrágítja a berendezést, mivel a két árok közötti ingázás ugyanezt eredményezi, lényegesen kedvezőbb anyagi feltételek mellett. Mivel az egységnyi információ tárolása rendkívül kis távolságokon történik, a CCID memóriák a számítástechnikában nagy karrierre számíthatnak. Jelenleg már 128 kitobites memóriaegységeket is gyártanak, egyetlen memóriasejt előállítási költsége 0,01 cent. A sejtmemóriák további felhasználási területe a közeljövőben bevezetésre kerülő digitális televíziózás. Elsősorban képfelvevő csövek gyártásában számíthat nagy karrierre. Mig a klasszikus televízió képcsövei légritkítottak, az optikai képet bonyolult eltérítőtekercsek által vezérelt elektronsugár tapogatja le és alakítja át folyamatosan változó (analóg) villamos jelekké, addig a CCID képcső a beeső fénysugarat közvetlenül képes átalakítani digitális (diszkrét) villamos impulzussá vákuum, elektronsugár és eltérítötekercsek nélkül. A mozaikszerüen kialakított képcső egyetlen eleme a 2. ábrán látható. A felveendő tárgyról beeső fénysugár h energiája hatására a néhány ezredmásodperces akumulálási idő alatt a fényintenzitással arányos mennyiségű elektron-„lyuk" páros keletkezik, tehát a kialakult töltésmennyiség tulajdonképpen az optikai kép elektromos „képe". Az információt hordozó elektronok a G vezérlő elektród alatti feszültségárokba gyülekeznek, míg a jelfeldolgozás szempontjából közömbös „lyukak" a D (drain) elektródon keresztül eltávoznak. A töltés villamos jellé való átalakítása a sejtmemóriával megegyező módon töltéstovábbítással történik. Az információtorzulás elkerülése végett a leolvasás, tehát a villamos impulzusokká való átalakítás az akumulációnál sokkal gyorsabban megy végbe. Ma már több fajta CCID elemekből álló felvevöcsövet is gyártanak, legismertebbek a Telefunken gyár Telekon és a Fairchild cég CCID 201 -es típusjelzésű felvevőcsöve. Napjainkban a miniatűr, (1 cm vastag, 5 cm hosszú) képcsövek sorozatgyártása is megoldott, azonban ezek rendkívüli pontosságot, technológiai fegyelmet és gondosságot igényelnek. Hogy ez milyen előrehaladást jelent, elég csak arra gondolni, hogy a stúdiókamerákban három, egyenként öt centiméter átmérőjű, húsz centiméter hosszú képcső van és még a hordozható elektronikus kamerákba is csak feleekkora méretűeket helyeznek el. A televíziózás egyéb területén is kitünően fel tudja használni a CCID áramkörök fő előnyét, a korlátlan ideig való információtárolást. Kép- és hangmemóriák segítségével a legváltozatosabb trukkhatások alkalmazása válik lehetővé, továbbá a televíziós gyakorlatban nélkülözhetetlen késleltető áramkörök digitális változatát sikerül velük elkészíteni. A sejtmemóriák rövid életük alatt a számítástechnikában és a televíziózásban szédületes karriert futottak be, e két területen a jövőben általánosan alkalmazottakká válnak. Ma már határozottan állíthatjuk, hogy feltalálásuk legalább olyan fontos esemény volt mint a tranzisztorok megalkotása. További alkalmazási területük egyelőre nem ismeretes; hogy hol lesznek hasznosíthatók még, arra talán majd a bennük lejátszódó folyamatok tudományos magyarázata adhatja meg a választ. OZOGÁNY ERNŐ A LÁTÁSRONGÁLÓ DOHÁNYZÁS A 17—39 év közötti dohányosok szemében, a recehártya legfinomabb artériáiban jellegzetes érelmeszesedéses elváltozások észlelhetők — állapították meg a mainzi (NSZK) szemklinika munkatársai. 28 olyan kísérleti személyt választottak ki a vizsgálatokhoz, aki legalább öt év óta 15 cigarettát szív el naponta. 18 esetben állapították meg az ideghártya artériáinak, sőt, vénáinak átmérőrendellenességeit — 38 nem dohányzó közül csak kettő szenvedett ilyen rendellenességben. A klinikailag egyébként egészséges ifjú dohányosoknak tehát számolniuk kell vele, hogy a recehártyaerek előrehaladó érelmeszesedése következtében látásuk fokozatosan romlik, sőt, meg is vakulhatnak — ha nem hagyják abba a dohányzást. TÁVCSŐ - „ FOLYADÉKTÜKÖRREL" V. Vasziljev, harkovi csillagász arra a feltevésre jutott, hogy az ősi civilizációknak is volt távcsövük a bolygók és csillagok megfigyelésére. Úgy véli, hogy a régi korok csillagászai egy edényben elhelyezett és tengelye körül egyenletesen forgatott víz vagy más folyadék felszínét használták tükörként. Ilyen körülmények között a centrifugális erő és a gravitáció egyfajta tölcsért formált a folyadékban — olyat, mint egy parabolatükör, távcsőhöz szükséges gyújtóponttal. Harkovban most egy méter átmérőjű „folyadéktükrös" távcsövet építenek. 18
