Гуттаперчевый смартфон

Игорь Зубов – 27 января 2014

Осенью прошедшего года компании Samsung и LG выпустили в свободную продажу смартфоны с изогнутыми дисплеями. И пока пользователь (правда, только южнокорейский) удивляется необычным устройствам, сами производители ищут технологии, которые позволили бы сделать смартфоны и планшетные компьютеры не просто изогнутыми, а по-настоящему гибкими. Свернуть телефон в трубочку или сложить в четыре раза, конечно, любопытно. Но как? А главное – зачем?

По самым оптимистичным прогнозам по-настоящему гнущиеся устройства выйдут на рынок в течение пяти следующих лет. Именно столько понадобится, чтобы наладить производство гибких аккумуляторов и микропроцессоров. А пока у нас достаточно времени, чтобы разобраться в технологических и дизайнерских трудностях создания цифровых «свитков» и возможных сферах их применения.

Гибкие дисплеи, ставшие на слуху после появления новых девайсов, - только вершина технологического айсберга, о который может разбиться идея гуттаперчевого смартфона. Гораздо сложней проблема элементов питания.

Прототипы аккумуляторов, которые могут изменять свою форму, не так много. Например, в телефоне LG G Flex используется изогнутая батарея, которая не может быть подвержена сгибанию под большим углом. В смартфоне Samsung Galaxy Round использован обычный аккумулятор, который просто разделен на узкие полосы. Тем не менее, LG Chem, которая разработала батарею для G Flex, не стоит на месте. По слухам, в стенах компании ведутся работы над элементом, который можно будет сгибать до 90 градусов и разгибать без повреждений.

Еще интереснее выглядят исследования Технологического Института Нью-Джерси (New Jersey Institute of Technology). Их аккумулятор с углеродными нанотрубками действительно гнется и сминается, как листок бумаги. При этом он остается классическим литий-ионным аккумулятором, а углерод играет роль эластичного строительного материала. Сами ученые полны энтузиазма, и считают, что гибкость – это не главное их достижение, а вот невероятная масштабируемость разработки – другое дело. С помощью их технологий можно создавать аккумуляторы размером с булавочную головку или напольный ковер.

Еще одним технологическим барьером являются процессоры. Современные микропроцессоры изготавливаются на жесткой подложке, и гнутся они только с хрустом, без возможности разогнуться. Спасение предлагают исследователи IBM, благодаря использованию технологии контролируемого скола – фактически, проводниковая часть процессора и тонкий кремневый слой наносятся на гибкую подложку. Контролируемый скол далеко не новая технология, она не требует специфических устройств – все можно выполнить практически на прежних производственных линиях. Однако использование гибкой подложки усложняет этот процесс, и ученым предстоит преодолеть проблему отношения размера процессора к вычислительной мощности. Стоит также упомянуть об очевидных и подтвержденных преимуществах гибких процессоров IBM: вес и энергоэффективность. Отсутствие толстой кремниевой подложки уменьшает вес микропроцессора в разы, а для работы существующего прототипа требуется всего лишь 0,6 В.

Другим направлением занимаются исследователи из Бостонского Колледжа (Boston College). Они смогли с помощью графена синтезировать структуру, которая обладает полупроводниковыми свойствами, и в перспективе может заменить классические микропроцессоры. Конечно, это еще только расчеты и просто материал, который пока не был применен для создания даже экспериментальных устройств, но если исследования продолжатся, то возможно мы увидим процессор из графена.

Правда, есть один очень важный вопрос, который не решен – утилизация графеновых элементов. Дело в том, что размер частиц крайне мал, и графен не задерживается ни одним существующим фильтром (для графена нужен фильтр… из графена). Если вдруг он попадет в живой организм, то непременно приведет его к гибели: графен будет разрушать клетки изнутри, работая как картечь, при этом вывести его из организма пока не представляется возможным.

LG и Samsung стали пионерами в коммерческом использовании изогнутых дисплеев, но для гибких дисплеев надо использовать достойную замену стеклу, которое покрывает экран. Это одна из главных сложностей, которая, между прочим, далеко не самая серьезная из всех перечисленных. Nokia еще в 2011 году продемонстрировала рабочий концепт гибкого устройства, на котором можно было просматривать изображения и осуществлять навигацию по меню.

Эргономика и дизайн будущих устройств пока не слишком ясны, но очевидно, что можно забыть о кирпичеподобных телефонах и планшетах. Вероятно, сгибание и складывание девайса окажутся не просто красивой показухой для любителей хайтека. Сейчас люди используют только два действия для манипуляций с устройствами – «листание» пальцем по экрану и кратковременные прикосновения, соответствующие нажатию условных кнопок. Гибкие гаджеты можно будет сгибать в определенных места, искривлять, складывать… И все это станет управляющими действиями. Да и прочность таких устройств будет выше, чем у современных – им будут не страшны падения и сдавливания.

Но что делать с царапинами и разрывами? Как хранить цифровой пергамент, и насколько удобно будет использовать его в повседневной жизни? И, наконец, как быстро они займут место классических смартфонов? Над этими вопросами сейчас ломают голову дизайнеры, инженеры и маркетологи всех крупных компаний, можно не сомневаться.

Это, конечно, не все, во что нам обойдутся гибкие устройства. Придется еще отказаться практически от всех разъемов, а значит, необходимо делать гибкие радиомодули, улучшать и развивать способы беспроводной зарядки устройств. Однако кое-что разработка гнущихся устройств нам и принесет. Самое оправданное применение подобных технологий – космическая сфера и медицина. В космических аппаратах, где учитывается каждый килограмм веса, уменьшение массы электроники сможет хоть ненамного облегчить их. А применение тонких гибких микросхем толщиной в человеческий волос в медицине и вовсе дает огромный простор для фантазии: начиная от идентификационных меток, вживленных прямо в кожу, заканчивая имплантами для человеческого мозга. Именно в ближайший десяток лет произойдет становление абсолютно нового класса электроники, гибкой, тонкой и легкой, и эта сумма технологий не сможет оставить мир неизменным.