Конец эпохи перегрева: физики создали идеальную основу для «холодных» процессоров

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Пока производители кремниевых чипов борются за каждый нанометр техпроцесса, фундаментальная наука готовит почву для электроники следующего поколения. Ученые из Китайской академии наук (IMR CAS) сообщили о достижении «Святого Грааля» спинтроники. Им удалось получить практически идеальную эффективность преобразования электрического заряда в спин — показатель достиг теоретического квантового предела в 100%. Результаты исследования опубликованы 16 декабря в престижном журнале Physical Review Letters.

Главное обещание новой технологии — «холодные» вычисления без потери энергии на нагрев.
Главное обещание новой технологии — «холодные» вычисления без потери энергии на нагрев.
Автор: aistudio.google.com Источник: aistudio.google.com

Главный тормоз современной электроники — тепло. Когда электроны движутся по проводам, они сталкиваются с атомами, нагревая процессор. Спинтроника предлагает альтернативу: передавать информацию не перемещением заряда, а с помощью спина (собственного момента импульса) электрона. Это сулит создание «холодных» процессоров и сверхбыстрой памяти. Однако до сих пор эффективность такой конверсии (CSE) была низкой: сигнал затухал слишком быстро или требовал огромных энергозатрат.

Китайские исследователи предложили решение через так называемую «инженерию геометрии поверхности Ферми». Они использовали альтермагнетики — особый класс материалов, который сочетает свойства обычных магнитов и антиферромагнетиков.

Модель показывает, как изменение геометрии поверхности (от Case 1 к Case 3) позволяет достичь 100% эффективности конверсии.
Модель показывает, как изменение геометрии поверхности (от Case 1 к Case 3) позволяет достичь 100% эффективности конверсии.
Автор: MR, Chinese Academy of Sciences Источник: english.cas.cn

В качестве опытного образца был выбран селенид калия-ванадия (KV₂O₂Se). Расчеты показали, что благодаря уникальной плоской форме поверхности Ферми в этом кристалле, спиновый ток не встречает привычного сопротивления. В точке зарядовой нейтральности эффективность конверсии составила 78%, а при небольшом легировании электронами она взлетела до рекордных 98%.

Для сравнения: предыдущий «чемпион» среди материалов, диоксид рутения (RuO₂), показывает эффективность в два раза ниже. Новый материал оказался не только эффективным, но и удивительно устойчивым к температурным колебаниям и дефектам структуры, что критически важно для реального производства.

Сравнение эффективности (CSE). Новый материал (зеленый столбец) достигает теоретического предела.
Сравнение эффективности (CSE). Новый материал (зеленый столбец) достигает теоретического предела.
Автор: IMR, Chinese Academy of Sciences Источник: english.cas.cn

По сути, ученые нашли способ создать «сверхпроводник» для спинового тока при комнатной температуре. Если KV₂O₂Se удастся интегрировать в производственные цепочки, мы получим устройства памяти и логики, которые работают на порядки быстрее нынешних и практически не потребляют энергию в режиме ожидания.

Источник: english.cas.cn

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Наука и космос, флора и фауна. Для связи: kifloblog@yandex.ru

5 комментариев

Добавить комментарий

e
Пару лет будут подтверждать эффект. потом ещё пару изучать варианты промышленного внедрения и лет 5 внедрять.
кто-то и не доживет
U
Кому жить осталось 9 лет вряд ли будут об этом беспокоиться. Там либо старик, либо какой-нибудь смертельно больной.
Yoghuk_ABV
Либо статья состоит из чуши. Как в данном случае.
s
Так боль не в передаче, боль в переключении.
Журналист опять не привился...
ПС. и передаются не электроны, передаётся электрическое поле (со скоростью света, ага)

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему люди снова покупают кнопочные телефоны, хотя привыкли к смартфонам

Современный смартфон хранит билеты, помогает оплачивать покупки, прокладывает маршруты и заменяет фотоаппарат. Казалось бы, кнопочным телефонам давно пора исчезнуть. Однако их продолжают...

Caps Lock: как спорная клавиша заняла своё место на клавиатуре

Каждый год 22 октября интернет на один день вспоминает про клавишу Caps Lock — энтузиасты отмечают неофициальный праздник, отправляя сообщения исключительно ЗАГЛАВНЫМИ БУКВАМИ. В...

Мы не заметили, как начался и закончился новый ледниковый период: почему глобальное потепление остановило его в 1960 году

Двадцать две тысячи лет назад, во время пика последнего ледникового периода, большая часть Северной Америки находилась подо льдом. Территорию современной Канады и северных штатов США покрывал...

Квантовая интерференция впервые позволила запереть электронные волны внутри металла

В 1929 году физики Джон фон Нейман и Юджин Вигнер опубликовали математический расчет, который противоречил привычным представлениям о поведении волн. В квантовой механике частицы, включая...

Почему на севере дрова хранят на улице под открытым небом

На севере дрова хранят под открытым небом. Их заготавливают на долгую зиму, аккуратно складывая возле дома, где они находятся в любую погоду. В мокрую погоду вода стекает по поленьям, между ними...

Что вообще такое нейтрино? Как устроены частицы, ради которых пробурили Южный полюс и дали уже шестую Нобелевскую премию по физике

Каждую секунду через один квадратный сантиметр земной поверхности — и через тело каждого человека — пролетает около ста миллиардов мельчайших частиц, которые называются...