Створено перший у своєму роді магнітний логічний елемент з повністю електричним управлінням

Mar 25 7:00 2020 Друк цієї статті

Однак, останнім часом помічається деякий спад щорічного зростання продуктивності комп'ютерів, обумовленого так званим законом Гордона Мура, і відбувається це із-за того, що елементи традиційних кремнієвих чіпів наближаються за розмірами до меж обмежень, що накладаються фундаментальної фізики. Таким чином, для збереження темпів зростання продуктивності комп'ютерів потрібна заміна вичерпали свої можливості кремнієвих технологій якимись альтернативними технологіями, і до такої альтернативної технології можна віднести використання магнітних вузлів логічних елементів замість звичайних електронних транзисторів.

Група дослідників з Швейцарського федерального технологічного інституту (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) і інституту імені Підлоги Шеррера розробили спосіб створення магнітного логічного вентиля, управління яким здійснюється виключно електричним способом шляхом використання так званої хіральності (дзеркального відображення) магнітних властивостей окремих областей. Це, в свою чергу, знімає необхідність використання зовнішніх магнітних полів, що раніше робив такі елементи надзвичайно складними, громіздкими і невідповідними для практичного використання.

Основою нових магнітних вузлів є так звана магнітна бігова пам'ять (magnetic racetrack memory), в якій крихітні провідники переміщуються за рахунок руху електронів по них. Першим логічним елементом, створених науковцями, став вентиль НЕ повністю змінює напрями внутрішніх магнітних полів за допомогою електричного управління. Головним компонентом цього вентиля став тонкий провідник з немагнітної платини, покритий шаром магнітного кобальту, при цьому, магнітне поле шару кобальту було вирівняне перпендикулярно напрямку провідника. Виняток становили лише прикордонні області в зоні контакту платини та кобальтового покриття. При такій конфігурації приблизно в центрі провідника виникала так звана "стіна", зона, яка виконує роль тонкого магнітного діелектрика.

Коли на один з кінців платинового провідника було подано електричне поле, сформувався свого роду магнітний домен, який почав переміщатися в бік іншого кінця провідника. Коли цей домен "зіткнувся" із стіною, він зруйнувався, а на іншій стороні стіни виник новий домен, продовжив рух, напрямок магнітної сили (магнітний момент) якого мав протилежне значення. І в результаті цього вийшов магнітний біт, стан якого можна встановлювати чисто електричним способом.

Вчені, використавши додаткові з'єднання і описані вище вентилі НЕ створили логічний елемент І-НЕ, який є найбільш широко використовуваним і поширеним з усіх базових логічних елементів. Це пристрій є першим кроком до створення магнітних логічних елементів інших типів, які можуть стати основою магнітних процесорів, що не потребують в зовнішніх магнітних полях. І, для того, щоб наблизити це все до області комерційного використання, вчені збираються продовжити дослідження, спрямовані на зменшення сили електричного струму, використовуваного для управління і зчитування стану магнітного логічного елемента.