Computerworld - Fisikawan di University of California, Riverside telah membuat terobosan dalam mengembangkan suatu "komputer spin," yang akan menggabungkan logika dengan memori nonvolatile, melewati kebutuhan untuk komputer untuk boot.
Teknologi transistor baru, yang mengakibatkan salah satu ilmuwan yakin bisa menjadi kenyataan di sekitar lima tahun, akan mengurangi konsumsi daya ke titik di mana akhirnya komputer, ponsel dan perangkat elektronik lainnya bisa tetap pada semua waktu.
Terobosan datang ketika para ilmuwan di UC Riverside berhasil menyuntikkan elektron berputar menjadi bahan resistor disebut graphene, yang pada dasarnya adalah lapisan sangat tipis dari grafit, seperti kamu mungkin menemukan dalam pensil. The graphene dalam hal ini adalah satu atom tebal.
Proses ini dikenal sebagai "tunneling injeksi spin." Ini melibatkan meletakkan sebuah elektron di graphene, yang kemudian merupakan bit data. Dengan menyuntikkan berbagai bit ke graphene, mereka tidak hanya bisa disimpan dalam keadaan nonvolatile (tanpa perlu untuk listrik), tetapi data dapat digunakan untuk perhitungan di graphene itu sendiri.
Jika berhasil, para peneliti akan menciptakan sebuah chip yang menghapus I / bottleneck O diciptakan oleh sistem bus antara CPU komputer dan perangkat penyimpanan massal seperti harddisk atau solid-state drive, juga dikenal sebagai bottleneck von Neumann.
Salah satu ilmuwan memimpin proyek, Roland Kawakami, seorang profesor fisika dan astronomi di UC Riverside, mengatakan kecepatan clock chip dibuat menggunakan injeksi spin tunneling akan "ribuan kali" lebih cepat dari prosesor hari ini.
Salah satu hambatan utama yang tetap melibatkan menemukan metode yang lebih rendah-kekuatan untuk membujuk elektron menjadi ada membalik oleh medan magnet, mengubahnya menjadi bit nol atau yang mewakili. Saat ini, teknologi spin graphene membutuhkan daya lebih dari DRAM atau SRAM untuk bekerja, kata Kawakami.
"Jika Anda dapat menurunkan energi yang dibutuhkan, maka anda dapat menurunkan ukuran sirkuit pendukung," kata Kawakami. "Apa yang kami kerjakan adalah sebuah konsep baru ini pada dasarnya akan memberikan beberapa memori otak.."
Para peneliti juga perlu membangun keluar sirkuit. Yang akan menjadi pekerjaan insinyur listrik.
Tim Kawakami telah menggunakan laser semikonduktor pada dasarnya membebaskan elektron sehingga mereka dapat terpolarisasi dan diberi orientasi arah, yang disebut "spin."
Elektron bisa "spin up" atau "spin down" dan memungkinkan untuk penyimpanan data lebih dari yang mungkin dengan elektronik saat ini, menurut universitas. Setelah elektron terpolarisasi, mereka tetap di tempat bagi kehidupan chip, yang dalam kasus graphene adalah praktis keabadian.
"Jadi jenis memori yang dapat sangat cepat, dan itu bisa sangat tahan lama Anda. Bergerak atom. Tidak ada medan magnet besar," kata Kawakami. "Aku salah satu peneliti yang benar-benar cringes memikirkan mengatakan hal ini [teknologi baru] bisa bermanfaat saya pikir. Bagi kita, mungkin dalam waktu lima tahun kita bisa mendapatkan satu perangkat kerja."
Kawakami tim adalah bekerja pada injeksi spin listrik dari elektroda feromagnetik ke graphene, yang sampai saat ini tidak efisien, katanya. Umur spin dari elektron ribuan kali lebih pendek dari mereka harus dari perspektif teoretis. "Kami ingin spin tahan lagi karena umur panjang, operasi lebih komputasi yang dapat Anda lakukan," kata Kawakami.
Timnya telah mampu memperpanjang masa pakai spin melalui penggunaan lapisan isolasi nanometer-tebal, yang dikenal sebagai "penghalang terowongan," di antara elektroda feromagnetik dan lapisan graphene. Mereka menemukan bahwa efisiensi injeksi spin meningkat secara dramatis, katanya.
"Kami menemukan peningkatan tiga puluh dalam efisiensi tentang bagaimana spin sedang disuntik oleh kuantum terowongan di insulator dan masuk ke graphene," kata Kawakami.
Kawakami mengatakan penelitian tentang komputasi spin berada pada tahap yang sama dengan gerakan dari tabung vakum untuk transistor pada tahun 1950. Setelah satu transistor diciptakan, hal itu membuka pintu untuk komputer modern. Setelah spin transistor komputasi telah dibuat - dalam, katakanlah, sekitar lima tahun - ia mengharapkan dukungan industri untuk meningkatkan dan produk konsumen untuk mengikuti di bawah 10 tahun.
Tim Kawakami dari tiga peneliti lulusan-mahasiswa memiliki untuk pertama kalinya bergabung dengan insinyur listrik di universitas, yang merancang sirkuit yang akan membawa elektron melalui graphene tersebut.
Graphene mendapatkan ketenaran luas awal bulan ini ketika para ilmuwan yang menemukan sifat sebagai bahan tipis dan terkuat yang dikenal manusia menerima Hadiah Nobel dalam fisika. Graphene terdiri dari atom karbon dan terlihat seperti kawat ayam atau kisi melalui mikroskop elektron.
Sampai saat ini, perkembangan elektronik spin telah diarahkan seluruhnya ke memori. Dua tahun lalu, sekelompok peneliti di Rice University menunjukkan media penyimpanan data yang terbuat dari lapisan grafit hanya 10 atom tebal.
teknologi itu memiliki potensi untuk memberikan banyak kali kapasitas memori flash NAND saat ini dan dapat menahan suhu 200 derajat Celcius dan radiasi yang akan membuat memori solid-state disk hancur. teknologi itu, misalnya, akan berguna dalam satelit, yang terus-menerus dibombardir oleh radiasi matahari.
Tapi para peneliti, berfokus pada menggabungkan aspek memori dengan kemampuan komputasi tunneling injeksi spin, berharap sekarang bahwa bahan yang tepat ada di tangan.
"Hal-hal yang telah hilang adalah bahwa bahan yang tepat belum ada di satu sisi, dan di sisi lain, konsep desain sirkuit komputasi belum ada Ini seperti ayam dan telur.. Orang harus dikembangkan untuk memberikan motivasi untuk yang lain, "kata Kawakami.
Lucas Mearian meliputi penyimpanan, pemulihan bencana dan kelangsungan usaha, keuangan infrastruktur pelayanan dan perawatan kesehatan TI untuk Computerworld. Ikuti Lucas di Twitter di lucasmearian @ Twitter atau berlangganan RSS feed Lucas RSS Mearian. e-mail lmearian@computerworld.com Nya.
Teknologi transistor baru, yang mengakibatkan salah satu ilmuwan yakin bisa menjadi kenyataan di sekitar lima tahun, akan mengurangi konsumsi daya ke titik di mana akhirnya komputer, ponsel dan perangkat elektronik lainnya bisa tetap pada semua waktu.
Terobosan datang ketika para ilmuwan di UC Riverside berhasil menyuntikkan elektron berputar menjadi bahan resistor disebut graphene, yang pada dasarnya adalah lapisan sangat tipis dari grafit, seperti kamu mungkin menemukan dalam pensil. The graphene dalam hal ini adalah satu atom tebal.Proses ini dikenal sebagai "tunneling injeksi spin." Ini melibatkan meletakkan sebuah elektron di graphene, yang kemudian merupakan bit data. Dengan menyuntikkan berbagai bit ke graphene, mereka tidak hanya bisa disimpan dalam keadaan nonvolatile (tanpa perlu untuk listrik), tetapi data dapat digunakan untuk perhitungan di graphene itu sendiri.
Jika berhasil, para peneliti akan menciptakan sebuah chip yang menghapus I / bottleneck O diciptakan oleh sistem bus antara CPU komputer dan perangkat penyimpanan massal seperti harddisk atau solid-state drive, juga dikenal sebagai bottleneck von Neumann.
Salah satu ilmuwan memimpin proyek, Roland Kawakami, seorang profesor fisika dan astronomi di UC Riverside, mengatakan kecepatan clock chip dibuat menggunakan injeksi spin tunneling akan "ribuan kali" lebih cepat dari prosesor hari ini.
Salah satu hambatan utama yang tetap melibatkan menemukan metode yang lebih rendah-kekuatan untuk membujuk elektron menjadi ada membalik oleh medan magnet, mengubahnya menjadi bit nol atau yang mewakili. Saat ini, teknologi spin graphene membutuhkan daya lebih dari DRAM atau SRAM untuk bekerja, kata Kawakami.
"Jika Anda dapat menurunkan energi yang dibutuhkan, maka anda dapat menurunkan ukuran sirkuit pendukung," kata Kawakami. "Apa yang kami kerjakan adalah sebuah konsep baru ini pada dasarnya akan memberikan beberapa memori otak.."
Para peneliti juga perlu membangun keluar sirkuit. Yang akan menjadi pekerjaan insinyur listrik.
Tim Kawakami telah menggunakan laser semikonduktor pada dasarnya membebaskan elektron sehingga mereka dapat terpolarisasi dan diberi orientasi arah, yang disebut "spin."
Elektron bisa "spin up" atau "spin down" dan memungkinkan untuk penyimpanan data lebih dari yang mungkin dengan elektronik saat ini, menurut universitas. Setelah elektron terpolarisasi, mereka tetap di tempat bagi kehidupan chip, yang dalam kasus graphene adalah praktis keabadian.
"Jadi jenis memori yang dapat sangat cepat, dan itu bisa sangat tahan lama Anda. Bergerak atom. Tidak ada medan magnet besar," kata Kawakami. "Aku salah satu peneliti yang benar-benar cringes memikirkan mengatakan hal ini [teknologi baru] bisa bermanfaat saya pikir. Bagi kita, mungkin dalam waktu lima tahun kita bisa mendapatkan satu perangkat kerja."
Kawakami tim adalah bekerja pada injeksi spin listrik dari elektroda feromagnetik ke graphene, yang sampai saat ini tidak efisien, katanya. Umur spin dari elektron ribuan kali lebih pendek dari mereka harus dari perspektif teoretis. "Kami ingin spin tahan lagi karena umur panjang, operasi lebih komputasi yang dapat Anda lakukan," kata Kawakami.
Timnya telah mampu memperpanjang masa pakai spin melalui penggunaan lapisan isolasi nanometer-tebal, yang dikenal sebagai "penghalang terowongan," di antara elektroda feromagnetik dan lapisan graphene. Mereka menemukan bahwa efisiensi injeksi spin meningkat secara dramatis, katanya.
"Kami menemukan peningkatan tiga puluh dalam efisiensi tentang bagaimana spin sedang disuntik oleh kuantum terowongan di insulator dan masuk ke graphene," kata Kawakami.
Kawakami mengatakan penelitian tentang komputasi spin berada pada tahap yang sama dengan gerakan dari tabung vakum untuk transistor pada tahun 1950. Setelah satu transistor diciptakan, hal itu membuka pintu untuk komputer modern. Setelah spin transistor komputasi telah dibuat - dalam, katakanlah, sekitar lima tahun - ia mengharapkan dukungan industri untuk meningkatkan dan produk konsumen untuk mengikuti di bawah 10 tahun.
Tim Kawakami dari tiga peneliti lulusan-mahasiswa memiliki untuk pertama kalinya bergabung dengan insinyur listrik di universitas, yang merancang sirkuit yang akan membawa elektron melalui graphene tersebut.
Graphene mendapatkan ketenaran luas awal bulan ini ketika para ilmuwan yang menemukan sifat sebagai bahan tipis dan terkuat yang dikenal manusia menerima Hadiah Nobel dalam fisika. Graphene terdiri dari atom karbon dan terlihat seperti kawat ayam atau kisi melalui mikroskop elektron.
Sampai saat ini, perkembangan elektronik spin telah diarahkan seluruhnya ke memori. Dua tahun lalu, sekelompok peneliti di Rice University menunjukkan media penyimpanan data yang terbuat dari lapisan grafit hanya 10 atom tebal.
teknologi itu memiliki potensi untuk memberikan banyak kali kapasitas memori flash NAND saat ini dan dapat menahan suhu 200 derajat Celcius dan radiasi yang akan membuat memori solid-state disk hancur. teknologi itu, misalnya, akan berguna dalam satelit, yang terus-menerus dibombardir oleh radiasi matahari.
Tapi para peneliti, berfokus pada menggabungkan aspek memori dengan kemampuan komputasi tunneling injeksi spin, berharap sekarang bahwa bahan yang tepat ada di tangan.
"Hal-hal yang telah hilang adalah bahwa bahan yang tepat belum ada di satu sisi, dan di sisi lain, konsep desain sirkuit komputasi belum ada Ini seperti ayam dan telur.. Orang harus dikembangkan untuk memberikan motivasi untuk yang lain, "kata Kawakami.
Lucas Mearian meliputi penyimpanan, pemulihan bencana dan kelangsungan usaha, keuangan infrastruktur pelayanan dan perawatan kesehatan TI untuk Computerworld. Ikuti Lucas di Twitter di lucasmearian @ Twitter atau berlangganan RSS feed Lucas RSS Mearian. e-mail lmearian@computerworld.com Nya.
