6.6 C
Brüsszel
Vasárnap, november 27, 2022

Magnetoelektromos chipek a hatékonyabb számítástechnikai eszközök táplálására

NYILATKOZAT: A cikkekben közölt információk és vélemények az azokat közölők sajátjai, és ez a saját felelősségük. A The European Timesban való megjelenés nem jelenti automatikusan a nézet jóváhagyását, hanem a kifejezés jogát.

Még több a szerzőtől

Magnetoelektromos chipek a hatékonyabb számítástechnikai eszközök új generációjának meghajtásához

A fluoreszkáló lámpák zümmögésének kihasználása a hatékonyabb számítástechnika érdekében

A fénycsövek zümmögését okozó tulajdonság a hatékonyabb számítástechnikai eszközök új generációját adhatja meg, amelyek elektromosság helyett mágneses mezőkkel tárolják az adatokat.

A Michigani Egyetem kutatói által vezetett csapat olyan anyagot fejlesztett ki, amely legalább kétszer olyan „magnetostrikciós” és sokkal olcsóbb, mint az osztályának többi anyaga. A számítástechnika mellett az orvosi és biztonsági eszközök jobb mágneses érzékelőihez is vezethet.

Magnetostrikció, amely a fénycsövek és az elektromos transzformátorok zümmögését okozza, akkor következik be, amikor az anyag alakja és mágneses tere összekapcsolódik – vagyis az alakváltozás megváltoztatja a mágneses mezőt. Ez a tulajdonság kulcsfontosságú lehet a magnetoelektromosnak nevezett számítástechnikai eszközök új generációjához.

A mágneses chipek a hatalmas adatközpontoktól a mobiltelefonokig mindent sokkal energiahatékonyabbá tehetnek, csökkentve ezzel a világ számítástechnikai infrastruktúrájának villamosenergia-szükségletét.

A vas és gallium kombinációjából készült anyagot egy ma (12. május 2021-én) megjelent cikk részletezi. Természetkommunikáció. A csapatot John Heron, az UM anyagtudományi és mérnöki professzora vezeti, és az Intel kutatói is benne vannak; Cornell Egyetem; Kaliforniai Egyetem, Berkeley; Wisconsini Egyetem; Purdue Egyetem és máshol.

A mágneselektromos eszközök elektromosság helyett mágneses mezőt használnak a bináris adatok digitális egyeseinek és nulláinak tárolására. Az apró elektromos impulzusok hatására enyhén kitágulnak vagy összehúzódnak, és mágneses mezőjük pozitívból negatívba fordul, vagy fordítva. Mivel nem igényelnek folyamatos áramot, mint a mai chipek, ezért az energia töredékét használják fel.

"A magnetoelektromos eszközök működésének kulcsa az, hogy olyan anyagokat találjunk, amelyek elektromos és mágneses tulajdonságai összefüggenek." – mondta Heron. "És a nagyobb magnetostrikció azt jelenti, hogy egy chip kevesebb energiával képes elvégezni ugyanazt a munkát."

Olcsóbb magnetoelektromos eszközök tízszeres fejlesztéssel

A legtöbb mai magnetostrikciós anyag ritkaföldfém elemeket használ, amelyek túl szűkösek és költségesek ahhoz, hogy a számítástechnikai eszközökhöz szükséges mennyiségben felhasználják őket. De Heron csapata megtalálta a módját, hogy az olcsó vas és gallium magas szintű magnetostrikcióját koaxálja.

Heron magyarázza, hogy a vas-gallium ötvözet magnetostrikciója általában növekszik, ha több galliumot adnak hozzá. De ezek a növekedések kiegyenlítődnek, és végül csökkenni kezdenek, ahogy a nagyobb mennyiségű gallium rendezett atomszerkezetet kezd kialakítani.

Ezért a kutatócsoport az alacsony hőmérsékletű molekuláris nyaláb epitaxiának nevezett eljárást alkalmazta az atomok lényegében a helyükön való lefagyasztására, megakadályozva, hogy rendezett szerkezetet alakítsanak ki, amikor több galliumot adnak hozzá. Így Heron és csapata meg tudta duplázni az anyagban lévő gallium mennyiségét, ami tízszeresére növelte a magnetostrikciót a módosítatlan vas-gallium ötvözetekhez képest.

"Az alacsony hőmérsékletű molekuláris nyaláb epitaxia rendkívül hasznos technika – kicsit olyan, mint az egyes atomokkal végzett permetezés" – mondta Heron. "És az anyag "fröccsfestése" olyan felületre, amely feszültség hatására kissé deformálódik, szintén megkönnyítette a magnetostrikciós tulajdonságainak tesztelését."

A kutatók az Intel MESO programjával dolgoznak

A tanulmányban készült magnetoelektromos eszközök több mikronos méretűek – a számítási szabványok szerint nagyok. A kutatók azonban az Intellel együtt dolgoznak, hogy megtalálják a módját annak, hogy hasznosabb méretre zsugorítsák azokat, amelyek kompatibilisek lesznek a cég magnetoelektromos spin-orbit eszközeivel (vagy MESO-programjával), amelynek egyik célja a magnetoelektromos eszközök bevezetése a mainstreambe.

„Az Intel remekül képes méretezni a dolgokat, és azon a csavarokon és csavarokon, amelyek révén egy technológia valóban olyan szuperkis léptékben működhet, mint egy számítógépes chip” – mondta Heron. „Nagyon sokat fektettek ebbe a projektbe, és rendszeresen találkozunk velük, hogy visszajelzéseket és ötleteket kapjunk arról, hogyan lehetne továbbfejleszteni ezt a technológiát, hogy hasznos legyen az általuk MESO-nak nevezett számítógépes chipekben.”

Míg az anyagot használó eszköz valószínűleg évtizedek múlva áll rendelkezésre, a Heron laboratóriuma szabadalmi oltalmat kért az UM Technology Transfer Hivatalon keresztül.

Hivatkozás: PB Meisenheimer, RA Steinhardt, SH Sung, LD Williams, S. Zhuang, ME Nowakowski, S. Novakov, MM Torunbalci, B. Prasad, CJ Zollner „A magnetostrikció új korlátainak tervezése a metastabilitás révén vas-gallium ötvözetekben”, Z. Wang, NM Dawley, J. Schubert, AH Hunter, S. Manipatruni, DE Nikonov, IA Young, LQ Chen, J. Bokor, SA Bhave, R. Ramesh, J.-M. Hu, E. Kioupakis, R. Hovden, DG Schlom és JT Heron, 12. május 2021., Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22793-x

A kutatást az IMRA America és a National Science Foundation támogatja (NNCI-1542081, EEC-1160504 DMR-1719875 és DMR-1539918 támogatási számok).

A dolgozat további kutatói közé tartozik Emmanouil Kioupakis, az UM anyagtudományi és mérnöki docense; UM anyagtudományi és mérnöki adjunktus Robert Hovden; valamint Peter Meisenheimer és Suk Hyun Sung UM végzős hallgatói kutatási asszisztensek.

- Reklám -
- Reklám -
- Reklám - spot_img

Muszáj elolvasni

Legfrissebb cikkek