На пути к увеличению вычислительной эффективности в миллион раз

Современные компьютеры базируются на транзисторных логических цепях. Чтобы увеличить вычислительную мощность, требовались все меньшие транзисторы. «Закон» Мура устанавливает, что плотность транзисторов в интегральных схемах, примерно, удваивается каждые два года благодаря миниатюризации. Но когда размеры транзисторов достигнут атомной шкалы, выполнение закона Мура становится крайне проблематичным.

Одной из наиболее значительных проблем является рассеяние тепла микросхемами, созданными с помощью современных стандартных полупроводниковых технологий КМОП, - они выделяют тем больше тепла, чем больше транзисторов в чипе. Это делает КМОП бесперспективными для компьютеров будущего.

Поэтому инженеры ищут альтернативные КМОП технологии, которые были бы способны лечь в основу эффективных компьютерных логических схем, выделяющих меньше тепла. Исследователи из Северо-Западного университета могут найти решение этой проблемы посредством полностью нового семейства логических цепей, базирующихся на магнитных полупроводниковых устройствах. Разработка может привести к логическим цепям в миллион раз более эффективным, чем современные.

В отличие от традиционных ИС, которые состоят из миниатюрных транзисторов, работающих на одном кристалле, так называемые «цепи на спиновой логике» используют квантовые свойства спина.

«Устройство, которое мы разработали, может быть сконфигурировано в логическую схему, выполняющую все операции булевской логики, и может каскадироваться для разработки более сложных функциональных устройств, - сказал проф. Брюс Уэсселс (Bruce W. Wessels). – Мы используем спинтронные логические цепи, чтобы успешно выполнять те же операции, что и с помощью традиционных КМОП-цепей, но с меньшим количеством элементов и большей вычислительной мощностью».

Схемы на спиновой логике создаются с помощью магниторезистивных биполярных спиновых транзисторов, запатентованных недавно исследователями из Маккормика.

Новая логика, которая использует преимущества магнитных свойств спина электрона, может привести к компьютерам в миллион раз более эффективным, чем современные. Ученые предполагают, что эта технология может выйти на рынок через десять лет.