Nahradí magnetické čipy křemíkové tranzistory?

Karel Javůrek  |  Technika

Současné křemíkové čipy z tranzistorů je při provozu nutné neustále napájet. A nelze je přeprogramovat. Nové a úsporné magnetické spínače ale mohou zcela změnit budoucí architekturu čipů.

Pokud se řekne magnetická technologie, určitě si většina vzpomene na staré dobré pevné disky, které v rámci ploten používají pro zápis a čtení dat magnetické bity.

Vědci z univerzity Berkeley se ale tuto technologii pokusili prozkoumat i pro stavbu procesoru s logickými obvody jako potenciální náhradu současného křemíku a tranzistorů.

Pomohly vlastnosti tantalu

Problémem současných čipů je spotřeba elektrické energie. Jednotlivé tranzistory je nutné udržovat v poloze 0 nebo 1, což znamená i zvýšené zahřívání. Tvorba magnetického tranzistoru není vůbec nová, zkoumá se již přes 20 let. Vědci ale stále řešili zvýšenou spotřebu kvůli nutnosti generovat silné magnetické pole pro nastavení jednotlivých magnetických přepínačů, které mají stejnou funkci jako tranzistory.

Polarizace elektronů při průchodu drátem tantalu. Zdroj: Nature
Polarizace elektronů při průchodu drátem tantalu. Zdroj: Nature

V novém výzkumu ale vědci zveřejnili práci s drátem tantalu, který má zvláštní vlastnosti v oblasti tvorby polarizace (Spin Hall effect). Při průchodu elektrického proudu se totiž jednotlivé elektrony přesunou na opačnou stranu drátu – rozdělí se dle rotace po směru nebo proti směru hodinových ručiček.

A právě přesun elektronů vytvoří potřebnou polarizaci, takže lze případné magnetické přepínače měnit s velmi malou energií. Dle tvrzení může mít tato technologie i 10 000krát menší spotřebu než u současných tranzistorů z křemíku. Jednotlivé magnetické přepínače s funkcí tranzistoru je totiž potřeba překlopit do stavu 0 nebo 1 pouze jednou a bez nutnosti další energie zůstanou v tomto stavu. Podobně jako třeba u elektronického inkoustu, kdy je energie potřeba pouze při překreslování obrazu.

Konfigurující se čipy

Cílem ale není pouze nižší spotřeba. Oproti klasickým čipům totiž tato technologie umožňuje přeprogramování dle potřeby. Jednotlivé magnetické přepínače tak mají nanomagnetickou logickou strukturu, kterou lze měnit například dle aktuálního spuštěného programu.

Případný magnetický čip, který je stále pouze v představách vědců, by se tak mohl automaticky optimalizovat pro danou úlohu a činnost, čímž by dokázal posunout efektivitu a univerzálnost mnohem dál, než současné křemíkové čipy s tranzistory.

Díky tomu, že by logické obvody čipu bylo možné přeprogramovat pomocí softwaru, otevírá se nová cesta pro případné aktualizace a přizpůsobení čipu pro oblast, kterou například používáte nejčastěji. Úpravy by ale byly teoreticky možné i v reálném čase, kdy by se struktura okamžitě přizpůsobovala zátěži a zpracovávaným úlohám dat.

Ideální čipy pro každého

Vzhledem k nutnosti stále lepší efektivity se tak s velkou pravděpodobností jednou dočkáme toho, že prodávané čipy se přizpůsobí našim potřebám a činnostem a logické obvody čipu se změní pro každou úlohu. Díky tomu budou čipy nejen výrazně rychlejší, ale s použitím této technologie i výrazně úspornější a tedy i chladnější.

Konfigurovatelné čipy mají jistě budoucnost, otázkou pouze je, zda tato magnetická technologie bude právě ta, která uspěje v konkurenci dalších řešení.

Nejčtenější