Per la prima volta, HP ha illustrato interamente, in un unico documento, la propria strategia per quanto riguarda il futuro dell'informatica e il superamento delle tradizionali tecnologie al silicio.
"Siamo convinti di disporre concretamente di una strategia completa che ci permetterà di superare l'informatica basata sul silicio consentendoci di entrare nel mondo dell'elettronica su scala molecolare", ha affermato Stan Williams, Senior Fellow di HP e Director del progetto QSR (Quantum Science Research) presso gli HP Labs. "Il nostro approccio si muove in tre direzioni: ricerca scientifica di base sugli effetti quantici che dominano l'area delle tecnologie nanometriche, implementazione di una nuova architettura in grado di tollerare i difetti dei componenti dei circuiti di dimensioni molecolari e sviluppo di metodi di produzione efficienti sotto il profilo dei costi".
È quanto mai vivo il dibattito attorno al futuro della Legge di Moore - la nota regola formulata oltre quarant'anni fa da Gordon Moore, fondatore di Intel, secondo la quale la potenza di calcolo raddoppia ogni due anni - e ci si domanda quando l'industria raggiungerà il limite invalicabile in termini economici o fisici. A quel punto, infatti, occorrerà disporre di nuove tecnologie per continuare a incrementare la capacità di calcolo nel corso di questo secolo.
"I computer di domani potrebbero risultare molto diversi da come li conosciamo noi oggi", ha spiegato Williams. "Nel momento in cui diventa possibile realizzare un apparato di calcolo più sottile di un capello umano, è possibile far diventare 'intelligenti' moltissimi oggetti. L'informatica potrebbe davvero diventare onnipresente, al pari dell'elettricità, e pronta a svolgere le più diverse funzioni. Le possibili applicazioni troverebbero limite solo nell'immaginazione umana".
La vision di HP si basa sull'architettura crossbar, brevettata dalla società, che si compone di un gruppo di nanocavi in parallelo, che corrono perpendicolarmente ad un altro gruppo e comprimono un sottile strato di materiale sollecitabile elettricamente. Ciascuna intersezione dei cavi può quindi formare un interruttore elettrico che può essere programmato allo scopo di configurare il crossbar affinché esegua varie funzioni, quali la memorizzazione di un bit o l'esecuzione di un'operazione logica.
L'architettura crossbar è virtualmente più semplice e meno costosa da produrre rispetto alle tradizionali tecnologie basate sul silicio, in quanto non richiede il medesimo livello di precisione meccanica, ma è invece predisposta per tollerare gli inevitabili difetti cui si incorre durante i processi di fabbricazione di elementi di dimensioni così piccole. Uno dei documenti pubblicati descrive un nuovo approccio alla tolleranza dei difetti particolarmente adatto alle strutture crossbar.
Williams ha inoltre affermato che QSR sta anche considerando i fondamenti scientifici alla base del calcolo su scala molecolare.
"A livelli nanometrici, la meccanica dei quanti si distacca dalla fisica classica: gli elettroni si comportano più come onde, che come particelle. Stiamo studiando i possibili utilizzi delle proprietà dei quanti per abilitare nuove funzioni in un circuito", ha dichiarato Williams. I fisici teorici che lavorano al QSR hanno contribuito all'edizione speciale con alcuni articoli sugli effetti quantici .
Il gruppo HP, infine, sta esaminando in quale modo i futuri dispositivi potranno essere realizzati - in termini pratici ed economici - su scala nanometrica. "HP vanta una lunga tradizione nel tradurre le tecnologie in risultati concreti", ha affermato Williams. "Lavoriamo solo su quegli elementi che riteniamo possano garantire, in futuro, un ritorno significativo per HP in termini di risultati finali".
A tale scopo, i ricercatori QSR stanno analizzando le proprietà dei metalli per i cavi e dei materiali per gli interruttori che potrebbero essere utilizzati nella fabbricazione su scala nanometrica. Inoltre, essi stanno esplorando le modalità attraverso le quali collegare dispositivi piccolissimi alla tradizionale microelettronica.
I ricercatori stanno esaminando numerosi processi di fabbricazione, dalla litografia nanometrica - un tipo di processo produttivo simile alla tradizionale stampa tipografica - fino all'auto-assemblaggio chimico consistente nel far crescere nanocavi di silicio fra gli elettrodi. Uno dei documenti pubblicati descrive in quale modo i nanocavi di silicio risultino particolarmente utili come sensori nell'individuazione di specifiche molecole di DNA.
"Chiaramente, c'è ancora molto lavoro da svolgere perché i dispositivi nanometrici diventino una realtà e nessuna azienda potrà mai compiere da sola quest'opera".