Магнитная логика позволит мгновенно перепрограммировать микрочипы

Магнитная логика позволит мгновенно перепрограммировать микрочипы

Новый тип транзистора, переключаемый магнитным полем, позволит изменять сами микросхемы

Программное обеспечение может менять задачи, на которые нацелен компьютер. Но лежащее в основе железо остаётся неизменным. Новый тип транзистора, переключаемого не электричеством, а магнитным полем, может позволить изменять и сами микросхемы.

Транзисторы обычно используют крошечные электрические напряжения, чтобы переключаться между двумя состояниями. Использование напряжения тока достаточно надёжно, и позволяет добиться хорошей миниатюризации, но имеет свои недостатки. Во-первых, имеет относительно высокое энергопотребление микрочипа. Во-вторых, транзисторы микрочипа не могут быть переконфигурированы, а это означает, что компьютеры требуют заранее продуманных схем для всех своих функций.

Исследовательская группа из Института науки и технологии Сеула разработала схему, которая позволяет обойти эти проблемы. Их устройство использует магнитное поле для контроля над потоком электронов через крошечный мост полупроводникового материала антимонида индия.

Мост имеет два слоя: нижний с избытком позитивно заряженных «дырок», и верхний с избытком отрицательно заряженных электронов. В силу необычных электронных свойств антимонида индия  можнот контролировать поток электронов через мост с помощью перпендикулярно направленного магнитного поля. Когда они устанавливают поле в одном направлении, электроны отталкиваются от положительно заряженного слоя и текут свободно. Когда магнитное поле меняется, электроны падают на нижний слой и рекомбинируются с «дырками», обеспечивая переключение транзистора.

Способность магнитных логических ворот удерживать переключатель без подачи напряжения «может привести к огромному снижению энергопотребления». Магнитными переключателями «можно работать как с программным  обеспечением» простым переключением магнитного поля. Это означает, что мобильный телефон, к примеру, может перепрограммировать часть своей логики на обработку видео, пока пользователь смотрит видеоролик, а затем переключиться обратно на обработку входящих сигналов. Это позволит значительно снизить объём внутренней логики телефона.

Подобная реконфигурируемая логика может быть особо ценной в случае, например, космических спутников. Если часть чипа выйдет из строя на орбите, другой сектор может быть просто перепрограммирован, чтобы взять на себя его функции. Что наиболее важно – это можно сделать с Земли.

Но чтобы полностью заработать, магнитная логика должна быть интегрирована с существующими технологиями на базе кремния. А это может оказаться непростой задачей. К примеру, критически важный полупроводник антимонид индия не очень хорошо укладывается в привычные процессы изготовления современной электроники. Однако учёные надеются, что однажды такие мосты можно будет делать из кремния.

Интегрирование в микрочип миниатюрных магнитов, необходимых для управления устройством – также непростая задача. Компании должны суметь решить эти проблемы, но только в том случае, если технология будет признана перспективной и рентабельной. На текущий момент, например, не совсем ясно – смогут ли устройства хорошо работать в микро масштабах, требуемых для практически применимых чипов.

Однако следует отметить, что магнетизм уже применяется в дизайне микросхем: некоторые продвинутые устройства начинают использовать магнитные версии оперативной памяти, которая исторически строилась на основе традиционных транзисторов, а это важный технологический сдвиг.

Есть и еще одна проблема – защита от наведенных магнитных полей.

Последние новости
Случилось именно то, чего мы больше всего боялись и от чего пытались и…
Чем меньше времени остается до рассмотрения в Думе пакета законопроектов о QR сегрегации,…
Еще не закончено окончательное расследование скромной «недоимки» корпорации «Роснано» в 71,5 млрд рублей,…