Знаете ли вы, что свойство, вызывающее жужжание люминесцентных ламп, может привести в действие новое поколение более эффективных вычислительных устройств, которые хранят данные с помощью магнитных полей, а не электричества? Это свойство называется магнитострикцией, и исследователи радуются ему — каламбур!
Группа исследователей из Мичиганского университета разработала материал, который как минимум вдвое более «магнитострикционный», чем другие материалы в этом классе. Это также намного дешевле, потенциально открывая новые рентабельные пути к вычислениям и лучшим магнитным датчикам для медицинских и охранных устройств.
Магнитоэлектрические устройства используют магнитные поля вместо электричества для хранения цифровых единиц и нулей двоичных данных и, следовательно, не требуют постоянного потока электричества, как современные микросхемы. Это означает, что они потребляют часть энергии, необходимой сегодня для микросхем, что делает их очень энергоэффективными.
«Ключом к тому, чтобы заставить магнитоэлектрические устройства работать, является поиск материалов, электрические и магнитные свойства которых взаимосвязаны». Об этом говорится в заявлении профессора материаловедения и инженерии Мичиганского университета Джона Херона . «А большая магнитострикция означает, что чип может выполнять ту же работу с меньшими затратами энергии».
Команда Херона обнаружила способ добиться высоких уровней магнитострикции за счет недорогого железа и галлия, в отличие от обычно используемых редкоземельных элементов. Эти элементы, конечно, были бы слишком дорогими, чтобы их можно было использовать в вычислительной технике, но железо и галлий имеют идеальную цену.
Тем не менее, исследование все еще имеет свою долю ограничений. Магнитоэлектрические устройства, сделанные в исследовании Герона, имеют размер в несколько микрон, что слишком велико для использования в вычислительной технике.
Сотрудничество с Intel
Но исследователи работают с Intel над их уменьшением. Они стремятся довести устройства до размера, который будет совместим с программой компании по магнитоэлектрическим спин-орбитальным устройствам (или MESO).
«Intel отлично умеет масштабировать вещи и делает все возможное, чтобы технология действительно работала в сверхмалых масштабах компьютерного чипа», — сказал Херон. «Они очень инвестированы в этот проект, и мы регулярно встречаемся с ними, чтобы получить отзывы и идеи о том, как расширить эту технологию, чтобы сделать ее полезной в компьютерных микросхемах, которые они называют MESO».
Хотя технология еще не готова к применению, лаборатория Херона уже подала заявку на патентную защиту. Исследование опубликовано в Nature Communication.
Это не единственное исследование, направленное на повышение эффективности вычислений. Ученые исследовали все, от спинтроники до сверхпроводников, чтобы повысить эффективность и снизить энергоемкость вычислений. Окажется ли в ближайшее время плодотворное одно из этих изобретений?