科技前沿

自旋电子逻辑器件打开超级芯片大门

  

       Nature发布的最新论文显示,英特尔和加州大学伯克利分校的研究人员正在研究超级芯片,已经在“自旋电子学”领域取得突破进展。

       研究人员用“自旋电子学”技术可以让现在常见的芯片元件尺寸缩小到五分之一,并降低能耗超过90%,一旦商业成功,有望研发出“超级芯片”,为摩尔定律“续命”。

 

 

       Nature发表的英特尔和加州大学伯克利分校的研究:超出CMOS的可伸缩逻辑技术,能够提高冯?诺伊曼架构的效率和性能,并在人工智能等新兴计算领域实现增长。

      具体而言,研究人员提出一种可伸缩的自旋电子逻辑器件“MESO器件”,它通过自旋轨道转导和磁电开关来工作。该装置采用先进的量子材料,特别是相关氧化物和物质拓扑状态,进行集体开关和检测。

      MESO基于由铋、铁和氧(BiFeO 3)组成的多铁材料组成,既有磁性又有铁电性。这种材料的关键性优势在于这两种状态是相互联系或耦合的,因此改变一种状态会影响另一种状态。通过控制电场的变化与翻转,就可以改变磁场状态,这对MESO的诞生至关重要。

      基于磁电和自旋轨道材料,MESO由原来CMOS中的二进制数表示方式变成了多铁材料的磁自旋的高、低态。

      与CMOS技术相比,MESO具有更优越的转换能量(1030倍),更低的开关电压(5倍)和增强的逻辑密度(5倍)。此外,它的非易失性可实现超低待机功耗,这对现代计算至关重要。这表明,自旋电子逻辑技术可以实现多代计算的发展。最核心的一点,MESO是在室温条件下使用量子材料,相比当前采用专用芯片(DSA)等架构创新方案的前进,从CMOSMESO的路径如果能得以实现,将是一个质的飞跃。