Корпорация Intel совместно с учеными из Калифорнийского университета в Беркли планирует выйти за рамки существующих транзисторных технологий, чтобы проложить путь к новому типу компьютерной памяти и логических схем с помощью прогрессивных квантовых материалов.
Вчера было опубликовано исследование с описанием способа превращения относительно новых типов материалов (мультиферроиков и топологических материалов) в вычислительные и запоминающие устройства, которые будут потреблять в 10-100 раз меньше энергии, а повысят эффективность микропроцессоров. Магнитоэлектрические спин-орбитальные (MESO) устройства смогут совершать в пять раз больше логических операций на единицу пространства, по сравнению с существующими полупроводниками.
В устройствах MESO бинарные биты представляют собой перемещающиеся сверху вниз магнитные спиновые состояния в мультиферроике. Ученые утверждают, что они уменьшили напряжение, необходимое для переключения между 0 и 1, до 500 милливольт, а в дальнейшем можно добиться показателя в 100 мВ. Это позволит снизить энергопотребление будущих транзисторов примерно в 30 раз.
На изображении: атомы висмута (синие), кислорода (желтые), железа (серого).
Мультиферроики – это материалы, атомы которых имеют более одного «коллективного состояния». MESO основаны на одном из таких материалов с уникальными квантовыми свойствами, состоящем из висмута, железа и кислорода (BiFeO3), который одновременно является как магнитным, так и сегнетоэлектрическим. Эти две характеристики связаны и взаимозависимы. Управляя электрическим полем, можно изменить магнитное состояние.
Новые устройства будут стимулировать технологии, требующие значительной вычислительной мощности с низким потреблением энергии. Например, беспилотные автомобили и летающие аппараты, устройства интернета вещей, системы искусственного интеллекта.
Исследователи прогнозируют, что стремительное развитие индустрии компьютерных чипов увеличит долю их энергопотребления с 3% до 20%. Поэтому они ищут революционные, а не эволюционные решения вопроса, и считают, что MESO со временем смогут заменить вездесущие полупроводниковые транзисторы.
Параллельно с битовыми развиваются и квантовые компьютеры. Недавно был разработан первый однофотонный транзистор, который способен обрабатывать 10 млрд кубитов в секунду, а его размер в миллион раз меньше крупинки соли.
текст: Илья Бауэр, фото: Intel, i.gzn