Многофункциональная электроника нового типа – весь компьютер в одном чипе

Ученые из Университета штата Пенсильвания обнаружили новый метод изготовления более эффективной многофункциональной наноэлектроники. Новый чип может стать по-настоящему важной новинкой, которая совместит в себе одновременно энергонезависимое хранение информации и ее обработку. Впервые ученым удалось разработать специальный материал, из которого можно производить некремниевые электронные устройства, работающие со спином электрона.

Большинство современных электронных чипов – это интегральные схемы, которые служат в качестве строительных блоков для полупроводниковых электронных устройств, таких как солнечные батареи, персональные компьютеры и мобильные телефоны. Все эти устройства используют кремниевые транзисторы для обработки логических состояний: либо нуля, либо единицы. Работает эта схема просто: если ток течет через транзистор свободно, значит система трактует состояние как «1», а если путь току перекрыт – как «0». В виде данного бинарного кода информация хранится и обрабатывается.

В последние годы в лабораториях по всему миру исследователи экспериментируют с различными, некремниевыми материалами, которые могут использовать более сложный код, нежели состоящий только и «1» и «0». Такие устройства будут работать с намного большей скоростью и при этом потреблять меньшее энергии, чем современные кремниевые аналоги.

Ученые из Университета штата Пенсильвания разработали и испытали новый способ создания устройств, совмещающих «традиционную» и спиновую электронику. Новое многофункциональное устройство имеет так называемый сегнетомагнитный интерфейс: сегнетоэлектрический слой толщиной менее 1, который действует как переход от металла к изолятору и реагирует на изменение поляризации изолятора.

Благодаря сегнетомагнитному интерфейсу наблюдается эффект туннельного электросопротивления, который повышает разность между бинарными состояниями до 10000%. Это резко увеличивает надежность и скорость обработки информации. Кроме того, «ярко выраженные» «1» и «0» делают новое устройство потенциально способным обрабатывать значения «1», «2», «3», «4».

В перспективе новая технология может найти применение в компьютерной памяти типа MRAM и FRAM, которая может выполнять логические операции и хранить информацию. При этом данные типы памяти энергонезависимы, а значит после включения компьютера не придется вновь открывать все окна, которые пришлось закрыть вчера – все они сохранятся даже при выключенном питании и будут мгновенно доступны