Пределы традиционных транзисторов
• К 2037 году традиционные транзисторы достигнут предела энергетической эффективности. • Спрос на вычислительную мощность продолжит расти.
Альтернативные устройства
• Новые устройства с сегнетоэлектрическими и ферромагнитными материалами могут сделать компьютеры в 100-1000 раз быстрее и энергоэффективнее. • Исследователи из США предложили устройство на базе магнитно-акустических волн.
Проблемы современных транзисторов
• Рост энергоэффективности достигается за счет уменьшения размеров транзисторов. • При размерах в несколько нанометров возникает эффект квантового туннелирования, что приводит к потере энергии.
M3BOLT: новый подход
• Команда из Мичиганского университета и Университета Висконсина разработала M3BOLT, использующий магнитные и звуковые волны вместо электронов. • Новый подход может повысить эффективность устройства в тысячу и более раз.
Конструкция M3BOLT
• Нижний слой — кристалл PMN-PT, сегнетоэлектрик. • Верхний слой — пленка из магнитного сплава железа и галлия.
Работа M3BOLT
• Изменение электрического поля в PMN-PT вызывает волнообразные колебания магнитных полюсов в железо-галлиевом сплаве (магноны). • Магноны распространяются с терагерцевыми частотами, обеспечивая быструю обработку данных. • Магноны можно остановить, превратив их в звуковые волны, что служит аналогами логических единиц и нулей.
Преимущества M3BOLT
• Низкие потери энергии в виде тепла. • Возможность использования в качестве компьютерной памяти. • Потенциал для создания суперкомпьютеров с низким энергопотреблением.
«Пока мы создаем устройства для приложений со сверхнизким энергопотреблением, — сказал Вэй Лу, возглавляющий разработку M3BOLT. — Но представьте, что однажды мы сможем построить на них суперкомпьютеры. Возможно, тогда нам не понадобится атомная электростанция, чтобы питать большой дата-центр».