Инженеры корпорации «Intel» и специалисты Калифорнийского университета Беркли разрабатывают новый тип памяти на основе принципиально иной логической схемы. Как отмечает журнал «Nature», предлагается способ создания запоминающих устройств с помощью относительно новых типов материалов — мультиферроиков. Новая структура обещает 10-100 кратную энергетическую эффективность по отношению к современным микропроцессорам, основанным на CMOS.
Что такое MESO?
Магнитоэлектрические спин-орбитальные (MESO) устройства, помимо всего прочего, способны в одном и том же пространстве упаковывать в пять раз больше логических операций, чем CMOS. Таким образом, продолжается тенденция увеличения количества вычислений на единицу площади, что является основным принципом закона Мура.
Новые устройства позволят стимулировать технологии, требующие интенсивной вычислительной мощности при низком потреблении энергии. Яркий пример — высокоавтоматизированные самоходные автомобили и беспилотные летательные аппараты, которым требуется огромное число компьютерных операций за секунду времени.
Транзисторная технология 70 летней давности сегодня используется повсеместно: от мобильных телефонов и приборов, до автомобилей и суперкомпьютеров. Транзисторы управляют электронами внутри полупроводника и сохраняют в виде двоичных бит 0 и 1.
Новые MESO бинарные биты представлены верхними и нижними магнитными спиновыми состояниями мультиферроика — материала, впервые созданного в 2001 году. Инженеры «Intel» ещё восемь лет назад начали исследовать альтернативы транзисторам.
Пять лет назад, по результатам исследований, решено было сфокусироваться на мультиферроиках. Не остались в стороне и спин-орбитальные материалы, так называемые «топологические», обладающие уникальными квантовыми свойствами.
Что такое мультиферроики?
Мультиферроики рассматриваются материалами, атомы которых имеют более одного «коллективного состояния». К примеру, магнитные моменты ферромагнетиков всех атомов железа в материале выровнены для генерации постоянного магнита.
С другой стороны, положительные и отрицательные заряды атомов сегнетоэлектрических структур смещаются, создавая электрические диполи, которые выравниваются по всему материалу и создают постоянный электрический момент.
MESO основан на материале — мультиферроике, где содержатся:
- висмут,
- железо,
- кислород.
Структура BiFeO3 является как магнитной, так и сегнетоэлектрической. Основное преимущество структуры BiFeO3 заключается в том, что здесь имеют место два состояния — магнитное и сегнетоэлектрическое – прямо связаны.
Либо эти состояния связаны таким образом, что изменение одного оказывает влияние на другой. Управляя электрическим полем, доступно изменять магнитное состояние, имеющее решающее значение для MESO.
Вывод очевидный — ключевым прорывом отметилось быстрое развитие топологических материалов со спин-орбитальным эффектом, которые позволяют эффективно считывать состояние мультиферроика.
