가변 칩을위한 자기 논리
모든 현대 전자 기기의 핵심에있는 간단한 스위치 인 트랜지스터는 일반적으로 작은 전압을 사용하여 '켜기'와 '끄기'사이를 전환합니다. 전압 접근 방식은 신뢰성이 높고 소형화하기 쉽지만 단점이 있습니다. 첫째, 전압을 켜두려면 전력이 필요하므로 마이크로 칩의 에너지 소비가 증가합니다. 둘째, 트랜지스터는 칩에 하드 와이어로 연결되어 재구성 할 수 없어야합니다. 즉, 컴퓨터에는 모든 기능을위한 전용 회로가 필요합니다.
대한민국 서울에있는 한국 과학 기술 연구원 (KIST)에 기반을 둔 연구 그룹이 이러한 문제를 해결할 수있는 회로를 개발했다. 1 월 30 일 Nature의 웹 사이트에 실린 논문에 설명 된이 장치는 자기를 사용하여 반도체 물질 인듐 안티몬화물의 소량 브리지를 가로 지르는 전자의 흐름을 제어합니다 (S. Joo et al. Nature http://dx.doi.org /10.1038/nature11817; 2013). 스위스의 IBM 취리히 연구소 (Zurich Research Laboratory)의 물리학 자 지안 살리스 (Gian Salis)는“논리 게이트 구현 방법에 대한 새롭고 흥미로운 트위스트”라고 말했다.
교량에는 두 개의 층이 있습니다. 양으로 하전 된 구멍이 많은 하부 데크와 음으로 하전 된 전자로 채워진 상부 데크입니다. 인듐 안티몬화물의 특이한 전자 특성 덕분에 연구원들은 수직 자기장을 사용하여 브리지를 가로 지르는 전자의 흐름을 제어 할 수 있습니다. 그들이 한 방향으로 자기장을 설정할 때, 전자는 양의 바닥 데크에서 멀어지고 자유롭게 흐릅니다. 자기장이 뒤집 히면 전자가 하부 데크에 충돌하여 구멍과 재결합하여 스위치를 효과적으로 끕니다 ( '자기 잠금'참조).
KIST의 물리학자인 Jin Dong Song 박사는 전압을 사용하지 않고 자기 로직 게이트가 스위치를 켜거나 끌 수있는 능력은“에너지 소비를 크게 줄일 수있다”고 말했다. 더욱 인상적으로 자기 스위치는 단순히 필드를 뒤집어 회로를 활성화 또는 비활성화함으로써“소프트웨어처럼 다룰 수있다”고 말했다. 따라서 휴대 전화는 예를 들어 사용자가 YouTube에서 클립을 보면서 비디오를 처리하기 위해 약간의 미세 회로를 다시 프로그래밍 한 다음 칩을 신호 처리로 다시 전환하여 전화를 걸 수 있습니다. 이것은 전화기 내부에 필요한 회로의 양을 크게 줄일 수 있습니다.
이러한 재구성 가능한 논리는 위성에서 매우 중요 할 수 있다고 논문의 공동 저자 인 워싱턴 DC에있는 해군 연구소의 Mark Johnson은 덧붙였다. 칩의 일부가 궤도에서 실패하면 다른 섹터를 간단히 재 프로그래밍하여 대체 할 수 있습니다. "회로를 치료하고 지구에서 처리했습니다."라고 그는 말합니다.
그러나 실제로 이해하려면 자기 논리를 기존 실리콘 기반 기술과 통합해야합니다. 쉽지 않을 수 있습니다. 우선, 도호쿠 대학의 나노 전자 공학 연구원 인 무로 타 준이치 (Junichi Murota)는 회로에 중요한 반도체 인 인듐 안티몬화물이 현대 전자 제품을 제조하는 데 사용되는 제조 공정에 적합하지 않다고 말했다. 그러나 존슨은 결국 실리콘과 유사한 브리지를 만드는 것이 가능할 것이라고 말했다.
장치를 제어하는 데 필요한 소형 자석을 일반 칩에 통합하는 것도 쉽지 않습니다. Salis는 기업들이 이러한 과제를 해결할 수 있어야하지만 장치가 가치 있다고 판단하는 경우에만 가능하다고 말합니다. 그는 현재 프로토 타입의 마이크로 미터 크기보다 훨씬 작은 실제 칩에 필요한 크기로 디바이스가 제대로 작동하는지 확실하지 않다고 덧붙였다.
그러나 Johnson은 자기 설계가 회로 설계에서 이미 주목 받고 있다고 지적했다. 일부 고급 장치는 기존의 트랜지스터로만 제작 된 메모리 유형 인 랜덤 액세스 메모리의 자기 버전을 사용하기 시작했다. "나는 이미 변화가 진행되고 있다고 생각한다"고 그는 말한다.
