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 блины рвутся при переворачивании: главная ошибка — слишком горячая сковорода

Блины рвутся не из-за плохой сковородки. Всё дело в физике: если температура выше 200 °C, крахмал не успевает схватиться. Вот как испечь ровные блины.

Карта древних дождей выдала точные районы, где на Марсе могла зародиться жизнь

В 2018 году автоматическая лаборатория марсохода Curiosity провела анализ образцов древней спрессованной глины на дне кратера Гейл. Возраст этих отложений, сформировавшихся на дне глубокого озера,...

Люди с мозгом больше нашего: редкие черепа из Китая впервые показали, как выглядели древние денисовцы

На протяжении полутора десятилетий в науке об эволюции человека существовало серьезное противоречие между данными генетики и классической антропологии. В 2010 году генетики расшифровали ДНК из...

Почему на массовом советском кассовом аппарате «ОКА 4401» не было нуля на клавиатуре

Сейчас розничная торговля плотно так завязана на сеть «Интернет», без него Вам и коробку молока в супермаркете у дома не продадут. Кассы в магазинах все электронные (по сути это ПК), а даже бабушки...

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...