Источник перевод для mixednews – Cowanchee
30.01.2013
Программное обеспечение может превратить компьютер в текстовый редактор, или в гигантский калькулятор, или в видеотелефон. Но лежащее в основе железо остаётся неизменным. Теперь же, новый тип транзистора, переключаемого не электричеством, а магнитным полем, может позволить изменять и сами микросхемы, что в перспективе может привести к появлению более эффективных и надёжных устройств, начиная от смартфонов и кончая космическими спутниками.
Транзисторы, простые переключатели в самом сердце современной электроники, обычно используют крошечные электрические напряжения, чтобы переключаться между двумя состояниями. Использование напряжения тока весьма надёжно, и позволяет добиться хорошей миниатюризации, но имеет свои недостатки. Во-первых, поддержание напряжения требует питания, что повышает энергопотребление микрочипа. Во-вторых, транзисторы должны быть интегрированы в чип и не могут быть переконфигурированы, а это означает, что компьютеры требуют заранее продуманных схем для всех своих функций.
Исследовательская группа из корейского Института науки и технологии в Сеуле 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 учёные могут 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». Что ещё более впечатляет, с магнитными переключателями «можно управляться 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 просто бесценной 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 при масштабах, требуемых для практически применимых чипов (намного меньше микрометра).
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.
