«Перша космічна нація» хоче розвиватись поза правовим полем Землі
19 Червня , 2017
Мережа швидких зарядок Tesla Supercharger перейде на енергію сонця
19 Червня , 2017

Знайдений спосіб заміни кремнію вуглецем в комп’ютерах майбутнього

Дослідникам вдалося створити нову комп’ютерну систему, що працює без застосування кремнію, на основі вуглецю. У числі переваг комп’ютерів на основі нових транзисторів — їх значно виша продуктивність. Конструкція такої обчислювальної системи буде істотно відрізнятись від звичної, заснованої на кремнії. Як саме зможуть працювати вуглецеві комп’ютери майбутнього?

Інженером зі Школи інженерних і комп’ютерних наук Еріка Джонссона (Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science) Техаського університету в Далласі була створена нова комп’ютерна система, виготовлена виключно на основі вуглецю, який в майбутньому зможе замінити кремній в транзисторах сучасних електронних девайсів.

Більша частина дослідження була проведена професором-асистентом електричних та комп’ютерних технологій доктором Джозефом С. Фрідманом (Joseph S. Friedman) ще тоді, коли він був докторантом в Північно-Західному університеті.

Результатом його досліджень стала комп’ютерна система, що базується на основі вуглецю. Результати дослідження були опубліковані 5 червня 2017 року Джозефом Фрідманом і кількома його співавторами в онлайн-журналі Nature Communications. Джозеф Фрідман впевнений в тому, що подібна комп’ютерна система буде менша тієї, що базується на кремнієвих транзисторах, а її продуктивність зросте.

Сучасні електронні девайси створені на транзисторах, які є крихітними кремнієвими структурами, що дозволяють негативно зарядженим електронам проходити через кремній, формуючи електричний струм. Транзистори працюють в якості світчів (перемикачів), включаючи і вимикаючи струм.

На додаток до здатності нести електричний заряд, електрони мають також інші функції, що відносяться до їх магнітних властивостей, які називають спіном. В останні роки інженери вивчали шляхи використання характеристик спіна електронів для створення нового класу транзисторів і девайсів. Цей напрямок називається спінтронікою, або спіновою електронікою.

Запропонований Джозефом Фрідманом вуглецевий спінтронний світч функціонує в якості логічного шлюзу, робота якого заснована на базовому принципі електромагнітів: коли електричний заряд проходить через дріт, він створює магнітне поле, яке охоплює дріт.

На додаток, магнітне поле навколо двомірної стрічки вуглецю, яка називається графеновою нанострічкою, впливає на струм, що проходить через стрічку. В традиційних комп’ютерах на основі кремнію транзистори не можуть відтворювати цей феномен. Замість цього вони з’єднані один з одним дротами. Вихід з одного транзистора з’єднується дротом зі входом наступного транзистора, і, таким чином, транзистори каскадно з’єднані між собою.

В конструкції спінтронної мікросхеми, запропонованої Джозефом Фрідманом, електрони, проходячи через вуглецеві нанотрубки — дуже тонкі дроти, виготовлені з вуглецю, — створюють магнітне поле, що впливає на потік струму в найближчій графеновій нанострічці, забезпечуючи каскадні логічні шлюзи, які не з’єднані між собою фізично.

Оскільки взаємодія між графеновими нанострічками здійснюється за допомогою електромагнітних хвиль, а не фізичного руху електронів, Джозеф Фрідман очікує, що швидкість цієї взаємодії буде вищча і потенційно дозволить забезпечити тактові частоти, що обчислюються в терагерцах. На доповнення ці вуглецеві матеріали можуть бути зроблені меншого розміру, ніж транзистори на основі кремнію, оскільки відсутні ті обмеження, які обумовлені властивостями кремнієвого матеріалу.

Слід відзначити, що цей концепт все ще перебуває на стадії «креслярської дошки», але Джозеф Фрідман зазначає, що робота над прототипом вуглецевої каскадної спінтронної комп’ютерної системи буде продовжена в міждисциплінарній дослідницької лабораторії NanoSpinCompute, якою він керує в Техаському університеті в Далласі.

Уявіть, які перспективи могли б принести з собою комп’ютерні пристрої, тактова частота яких виражається не в гігагерцах, а в терагерцах (трильйонах герц)

За матеріалами sciencedaily.com

LEU
LEU

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline