English
简体中文
русский
عربى
français
Español
日本語
한국어
Italian
Deutsche
português
Türk
हिंदी
Persian
Polskie
Tiếng Việt
Indonesian
Filipino
Urdu
Bengali
Український
Swahili
Kazakh
Uzbek
منطق مغناطیسی تراشه های قابل تغییر را ایجاد می کند
ترانزیستورها، کلیدهای ساده در قلب تمام الکترونیک مدرن، معمولاً از یک ولتاژ کوچک برای جابهجایی بین «روشن» و «خاموش» استفاده میکنند. رویکرد ولتاژ بسیار قابل اعتماد است و به راحتی کوچک می شود، اما دارای معایبی است. اول، روشن نگه داشتن ولتاژ نیاز به برق دارد که مصرف انرژی ریزتراشه را بالا می برد. دوم، ترانزیستورها باید به تراشه ها متصل شوند و نمی توان آنها را دوباره پیکربندی کرد، به این معنی که کامپیوترها برای تمام عملکردهای خود به مدارهای اختصاصی نیاز دارند.
یک گروه تحقیقاتی مستقر در موسسه علم و فناوری کره (KIST) در سئول، کره جنوبی، مداری را ایجاد کرده است که ممکن است این مشکلات را دور بزند. این دستگاه که در مقالهای که در وبسایت نیچر در 30 ژانویه منتشر شد، توضیح داده شد، از مغناطیس برای کنترل جریان الکترونها در یک پل کوچک از ماده نیمهرسانا ایندیوم آنتیمونید استفاده میکند (S. Joo et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature11817؛ 2013). جیان سالیس، فیزیکدان در آزمایشگاه تحقیقاتی زوریخ IBM در سوئیس، میگوید: «این یک پیچ جدید و جالب در مورد نحوه پیادهسازی یک دروازه منطقی است».
پل دارای دو لایه است: یک عرشه پایینی با حفره های با بار مثبت اضافی و یک عرشه بالایی که عمدتاً با الکترون های دارای بار منفی پر شده است. به لطف ویژگی های الکترونیکی غیرمعمول آنتی مونید ایندیم، محققان می توانند جریان الکترون ها را در سراسر پل با استفاده از یک میدان مغناطیسی عمود بر کنترل کنند. هنگامی که آنها میدان را در یک جهت تنظیم می کنند، الکترون ها از عرشه پایینی مثبت دور می شوند و آزادانه جریان می یابند. وقتی میدان مغناطیسی برگردانده میشود، الکترونها به طبقه پایینی برخورد میکنند و دوباره با سوراخها ترکیب میشوند - به طور موثر کلید را خاموش میکنند (به «قفل مغناطیسی» مراجعه کنید).
جین دونگ سونگ، یکی از نویسندگان این مطالعه، فیزیکدان در KIST، می گوید توانایی یک گیت منطقی مغناطیسی برای روشن یا خاموش نگه داشتن کلید بدون ولتاژ "می تواند منجر به کاهش مصرف انرژی شود." او میگوید حتی جالبتر، کلیدهای مغناطیسی را میتوان مانند نرمافزار با چرخاندن میدان برای فعال یا غیرفعال کردن یک مدار اداره کرد. بنابراین، برای مثال، یک تلفن همراه میتواند مقداری از ریزمدار خود را مجدداً برنامهریزی کند تا زمانی که کاربر یک کلیپ را در YouTube تماشا میکند، ویدیو را پردازش کند، سپس تراشه را به پردازش سیگنال برگرداند تا تماس تلفنی برقرار کند. این می تواند تا حد زیادی حجم مدار مورد نیاز داخل گوشی را کاهش دهد.
مارک جانسون از آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی در واشنگتن دی سی، یکی از نویسندگان مقاله، میافزاید که چنین منطق قابل تنظیم مجدد میتواند در ماهوارهها بسیار ارزشمند باشد. اگر بخشی از یک تراشه در مدار شکست بخورد، بخش دیگری به سادگی می تواند دوباره برنامه ریزی شود تا کنترل شود. او میگوید: «شما مدار را شفا دادهاید و آن را از زمین انجام دادهاید.
با این حال، برای رسیدن به واقعیت، منطق مغناطیسی باید با فناوریهای مبتنی بر سیلیکون موجود ادغام شود. این ممکن است آسان نباشد. به گفته جونیچی موروتا، محققی که با نانوالکترونیک در دانشگاه توهوکو در ژاپن کار میکند، یک چیز، آنتیمونید ایندیم، نیمهرسانای حیاتی برای مدارها، برای فرآیندهای تولیدی که برای ساخت وسایل الکترونیکی مدرن استفاده میشوند، مناسب نیست. اما جانسون می گوید که ممکن است در نهایت بتوان پل های مشابهی با سیلیکون ساخت.
ادغام آهنرباهای مینیاتوری مورد نیاز برای کنترل دستگاه ها در یک تراشه معمولی نیز آسان نخواهد بود. سالیس میگوید: شرکتها باید بتوانند این چالشها را حل کنند، اما تنها در صورتی که تصمیم بگیرند که دستگاهها ارزشمند هستند. او اضافه می کند که در حال حاضر مشخص نیست که آیا دستگاه ها در اندازه های مورد نیاز برای یک تراشه عملی - بسیار کوچکتر از ابعاد میکرومتری نمونه های اولیه - عملکرد خوبی خواهند داشت یا خیر.
اما جانسون خاطرنشان میکند که مغناطیس در طراحی مدارها در حال جذب است: برخی از دستگاههای پیشرفته شروع به استفاده از نسخه مغناطیسی حافظه دسترسی تصادفی کردهاند، نوعی حافظه که در طول تاریخ فقط با ترانزیستورهای معمولی ساخته شده است. او میگوید: «من فکر میکنم یک تغییر در حال حاضر در حال انجام است.
