Milijoną kartų efektyvesnių kompiuterių link

Primary tabs

Northwestern universiteto mokslininkai rado CMOS (dabartinių procesorių schemos) alternatyvą – visiškai naują loginių schemų šeimą, paremtą magnetiniais puslaidininkiais. Ji leistų pagaminti labai ekonomiškas kompiuterių logines schemas, išskiriančias daug mažiau šilumos. Naujosios schemos energijos požiūriu būtų net milijoną kartų efektyvesnės už dabartines.

Šiuolaikiniai kompiuteriai naudoja schemas, sudarytas iš puslaidininkių tranzistorių. Norint padidinti skaičiuojamąją galią, reikia naudoti mažesnius tranzistorius. Pagal dabar galiojantį „Moore“ dėsnį tranzistorių skaičius integruotoje schemoje dėl miniatiūrizacijos per du metus išauga dvigubai. Tačiau tranzistorių dydžiui artėjant prie atomų dydžio-toliau išlaikyti šį dėsnį tampa vis sunkiau.

Vienas iš didžiausių iššūkių yra CMOS schemų generuojamos šilumos išsklaidymas. Daugėjant tranzistorių skaičiui – jos išskiria vis daugiau šilumos. Dėl šios savybės, CMOS schemos yra netinkamos ateities kompiuteriams.

Spintronikos (angl. „spintronics“, lietuviškas vertimas galėtų būti „sukina-tronika“) sprendimas kitaip nei tradicinės integruotos schemos, sudarytos iš daugybės mažų tranzistorių, vadinamos „sūkio logikos schemos“ (angl. „spin logic circuits“) naudoja kvantinę dalelių savybę – sūkį. Tokiuose prietaisuose informacija įrašoma į sūkius kaip sūkio orientacija (aukštyn arba žemyn).

Loginė schema su siųstuvu, naudojanti sūkius (angl. emitter-coupled spin-transistor logic arba ECSTL) išskiria mažiau šilumos nei aukšto dažnio CMOS schemos ir ECL schemos visame dažnių spektre.

„Mes sukūrėme prietaisą, kuris gali būti sukonfigūruotas kaip loginė schema, atliekanti visas būtinas Būleno logikas. Ji gali būti panaudota, kuriant sudėtingus funkcinius vienetus“,- teigė Bruceas W. Wesselsas – vienas iš straipsnio autorių.
Mes naudojame spintronines logines schemas, kurios sėkmingai atlieka tas pačias operacijas, kaip ir CMOS schemos, bet su mažiau elementų ir didesne skaičiuojamąja galia.

Sūkių logikos schemos kuriamos panaudojant magnetorezistorinius bipoliarinius sūkio tranzistorius, kuriuos neseniai užpatentavo „RobertR. McCormick School of Engineering and Applied Science“ mokslininkai.

Moderni magnetinio izoliavimo struktūra leidžia kurti kaskadines logikas. Tokia naujos logikos šeima gali būti panaudota labai didelių dažnių schemų veiklos pagerinimui. Mokslininkai tiki, kad naujoviška schemų šeima, panaudodama elektrono sūkio magnetines savybes, gali ateityje pagerinti kompiuterių energetinį našumą milijoną kartų. Nors tai optimistinės idėjos ir jų įgyvendinimui gali prireikti dešimtmečio, bet tokia technologija būtų tikrai sukrečianti.

Tyrime naudotų prietaisų kūrimą finansavo Nacionalinis Mokslo Fondas (angl. National Science Foundation) ir Oro pajėgų mokslinių tyrimų skyrius (angl. Air Force Office of Scientific Research).

Facebook komentarai: