Magnetske sklopke mogle bi potrošiti 10 000 puta manje snage od silicijskih tranzistora

Magnetske sklopke

Računalni inženjering, ali posebno mobilni računalni inženjering, sastoji se od igranja igre nula sa sobom. Snaga i učinkovitost neprestano se podrivaju, stvarajući zbunjujuće poticaje za dizajnere koji žele postavljati rekorde i za vrijeme razgovora i za brzinu obrade. U ovom se trenutku čini očitim da su i brzina i vijek trajanja baterije ograničeni starim postupkom polaganja sve gušćih malih polja silicijskih tranzistora; bez obzira radi li se o kvantnom računalu ili grafenskom čipu, dobivanje veće računalne snage za manje električne energije zahtijevat će temeljni pomak u načinu na koji gradimo računala.

Nova magnetske sklopke 1studija iz UC Berkeley nada se da će pružiti osnovu upravo za takav napredak, izlažući svoj pokušaj zamjene silicijem za koji kažu da koristi do 10 000 puta manje energije od prethodnih rješenja. Dizajnirali su sustav koji koristi magnetske sklopke umjesto tranzistora, negirajući potrebu za konstantnom električnom strujom. O ideji magnetskog tranzistora raspravlja se od ranih 1990-ih, ali propast te ideje uvijek je bila potreba za stvaranjem jakog magnetskog polja za usmjeravanje magneta radi lakšeg prebacivanja; sva ili većina energije koju uštede magneti troši se na stvaranje polja potrebnog za zapravo koristiti ti magneti.

Ova nova studija, objavljena prošlog tjedna u Priroda, koristi žicu izrađenu od tantala, pomalo rijetkog elementa koji se koristi za izradu kondenzatora u svemu, od Blu-Ray uređaja do mobitela. Tantal je dobar, lagan vodič, ali ima jedno posebno neobično svojstvo zbog kojeg je jedinstveno koristan za magnetske primjene: kada struja prolazi kroz tantalovu žicu, svi elektroni koji se vrte u smjeru kazaljke na satu migriraju na jednu stranu žice, svi kontra -vrteći se u smjeru kazaljke na satu do druge. Fizičko kretanje ovih elektrona stvara polarizaciju u sustavu - istu vrstu polarizacije koju su prethodni istraživači morali stvoriti sa skupim magnetskim poljem.



Da je ovaj pristup bio uspješan i praktičan, mogli bismo početi iskorištavati neke zajedničke koristi svih strategije magnetskog računanja, od kojih je najuočljivije da magnetske sklopke ne trebaju stalnu struju da bi održale svoje stanje. Slično poput tekućeg kristala na zaslonu e-tinte, magnetski tranzistor će zadržati dodijeljeno stanje dok se aktivno ne okrene. To znači da teoretski magnetski procesor mogao potrošiti mnogo manje energije od poluvodljivih silicijskih akumulirajući uštede energije kad god aktivno ne radi. A budući da je tantal prilično dobro poznat materijal, njegova ugradnja u proizvodni proces ne bi se trebala pokazati preteškom.

Sirovi tantal.

Sirovi tantal.

Jedna zanimljiva stvar kod ove sposobnosti održavanja dodijeljenog stanja je ta što u osnovi čini sam čip programabilnim. Tamo gdje se silicijski tranzistori moraju fizički postaviti za svaku određenu funkciju, magnetski prekidači mogli bi se softverski preusmjeriti kako bi se zadovoljile određene potrebe. Dekodiranje videozapisa vrlo je drugačiji postupak od prikazivanja istog videozapisa u grafičkom mehanizmu u stvarnom vremenu, a dva postupka koriste različite aranžmane fizičkih tranzistora. Magnetski čip mogao bi teoretski promijeniti svoj raspored u letu, vjerojatno kao odgovor na softverske naredbe, kako bi se bolje prilagodio određenom zadatku.

Dakle, magnetski tranzistori nude izlaz iz igre nulte sume u kojoj povećana snaga nužno hakira trajanje baterije, a smanjena potrošnja energije zahtijeva manju ukupnu brzinu. Stvarna snaga čipa izrađenog od magnetskih prekidača naravno neće biti ograničena znanošću već proizvodnjom - izrada eksperimentalnih tranzistora je lijepa, ali u konačnici besmislena ako ne možemo ispaliti tisuće takvih čipova u relativno kratkom roku.

Iako različiti po mnogo čemu, ovi tranzistori i dalje koriste istu osnovnu on-off logiku kao i uobičajeni tranzistori, pa bi im trebao usporedivi proizvodni standard da bi se natjecali u pogledu neobrađene brzine. Moj Nexus 5 može se pohvaliti Snapdragon čipom od 28 nanometara koji spaja četiri brze jezgre na čip veličine graham krekera; iako magnetizam ima svoje prednosti, vjerojatno je da će silicij vladati još vrlo dugo.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com