Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Ο μηχανικός αποκαλύπτει νέα περιστροφή για το μέλλον των τρανζίστορ με νέο σχεδιασμό

Anonim

Ένας μηχανικός της Σχολής Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών του Erik Jonsson στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, στο Ντάλλας, σχεδίασε ένα νέο υπολογιστικό σύστημα που κατασκευάζεται αποκλειστικά από άνθρακα που μπορεί να αντικαταστήσει μία ημέρα τα τρανζίστορ πυριτίου που τροφοδοτούν τις σημερινές ηλεκτρονικές συσκευές.

διαφήμιση


"Η ιδέα συγκεντρώνει μια σειρά από υπάρχουσες τεχνολογίες νανοκλίμακας και τις συνδυάζει με έναν νέο τρόπο", δήλωσε ο Δρ. Joseph S. Friedman, επίκουρος καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών στο UT Dallas, ο οποίος πραγματοποίησε μεγάλο μέρος της έρευνας ενώ ήταν διδάκτορας στο Πανεπιστήμιο Northwestern.

Η προκύπτουσα πρόταση λογικής περιστροφής του άνθρακα, που δημοσιεύθηκε από τον κύριο συγγραφέα Friedman και αρκετούς συνεργάτες στο τεύχος 5 του περιοδικού Nature Communications, είναι ένα υπολογιστικό σύστημα που πιστεύει ο Friedman ότι θα μπορούσε να γίνει μικρότερο από τα τρανζίστορ πυριτίου, με αυξημένες επιδόσεις.

Οι σημερινές ηλεκτρονικές συσκευές τροφοδοτούνται από τρανζίστορ, τα οποία είναι μικροσκοπικές δομές πυριτίου που βασίζονται σε αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που κινούνται μέσω του πυριτίου, σχηματίζοντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Οι τρανζίστορ συμπεριφέρονται σαν διακόπτες, ενεργοποιώντας και απενεργοποιώντας το ρεύμα.

Εκτός από τη μεταφορά φορτίου, τα ηλεκτρόνια έχουν μια άλλη ιδιότητα που ονομάζεται spin, η οποία σχετίζεται με τις μαγνητικές τους ιδιότητες. Τα τελευταία χρόνια, οι μηχανικοί διερευνούν τρόπους εκμετάλλευσης των χαρακτηριστικών περιστροφής ηλεκτρονίων για να δημιουργήσουν μια νέα τάξη τρανζίστορ και συσκευών που ονομάζονται "σπιντρονικά".

Ο πλήρης μεταγωγέας Friedman του spintronic λειτουργεί σαν μια λογική πύλη που βασίζεται σε μια βασική αρχή των ηλεκτρομαγνητικών: Καθώς ένα ηλεκτρικό ρεύμα μετακινείται μέσω ενός σύρματος, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που τυλίγεται γύρω από το σύρμα. Επιπλέον, ένα μαγνητικό πεδίο κοντά σε μια δισδιάστατη κορδέλα άνθρακα - που ονομάζεται nanoribbon - επηρεάζει το ρεύμα που ρέει μέσω της κορδέλας. Στους παραδοσιακούς υπολογιστές με βάση το πυρίτιο, τα τρανζίστορ δεν μπορούν να εκμεταλλευτούν αυτό το φαινόμενο. Αντ 'αυτού, συνδέονται μεταξύ τους με καλώδια. Η έξοδος από ένα τρανζίστορ συνδέεται με ένα καλώδιο στην είσοδο για το επόμενο τρανζίστορ και ούτω καθεξής.

Στον σχεδιασμό σπινθηρομέτρων του Friedman, τα ηλεκτρόνια που κινούνται μέσω νανοσωληνίων άνθρακα - ουσιαστικά μικροσκοπικά σύρματα αποτελούμενα από άνθρακα - δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο που επηρεάζει τη ροή ρεύματος σε ένα γειτονικό nanoribbon γκράφης, παρέχοντας κλιμακωτές λογικές πύλες που δεν συνδέονται σωματικά.

Επειδή η επικοινωνία μεταξύ καθενός από τα nanoribbons του graphene λαμβάνει χώρα μέσω ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος, αντί της φυσικής κίνησης των ηλεκτρονίων, ο Friedman αναμένει ότι η επικοινωνία θα είναι πολύ πιο γρήγορη, με τη δυνατότητα για ταχύτητες ρολογιού terahertz. Επιπλέον, αυτά τα υλικά άνθρακα μπορούν να γίνουν μικρότερα από τα τρανζίστορ με βάση το πυρίτιο, τα οποία πλησιάζουν το όριο μεγέθους τους λόγω των περιορισμένων υλικών ιδιοτήτων του πυριτίου.

"Αυτή ήταν μια μεγάλη διεπιστημονική συλλογική προσπάθεια συνεργασίας", ανέφερε ο Φρίντμαν, "συνδυάζοντας την πρόταση κυκλωμάτων με την ανάλυση φυσικής από τον Jean-Pierre Leburton και τον Anuj Girdhar στο Πανεπιστήμιο του Illinois στο Urbana-Champaign, την τεχνολογική καθοδήγηση από τον Ryan Gelfand στο Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα και συστήματα από τους Alan Sahakian, Allen Taflove, Bruce Wessels, Hooman Mohseni και Gokhan Memik στο Northwestern. "

Ενώ η ιδέα είναι ακόμα στο σχεδιαστήριο, ο Φρίντμαν δήλωσε ότι δουλεύει προς ένα πρωτότυπο από όλο το ανθρακούχο, κατανεμημένο σύστημα spintronic υπολογισμών θα συνεχιστεί στο διεπιστημονικό ερευνητικό εργαστήριο NanoSpinCompute, το οποίο διευθύνει στο UT Dallas.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ντάλας . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Ο Joseph S. Friedman, ο Anuj Girdhar, ο Ryan M. Gelfand, ο Gokhan Memik, ο Hooman Mohseni, ο Allen Taflove, ο Bruce W. Wessels, ο Jean-Pierre Leburton, ο Alan V Sahakian. Κατανεμημένη λογική λογικής με χαμηλή διάσταση άνθρακα . Nature Communications, 2017; 8: 15635 DOI: 10.1038 / ncomms15635