Магнитоэлектрическая спин-орбита
Магнито-электрическая спин-орбита ( MESO ) — это технология, предназначенная для построения масштабируемых интегральных схем , которая работает по другому принципу работы, чем устройства CMOS, такие как MOSFET, предложенные Intel . [1] который совместим с технологиями и оборудованием производства устройств CMOS. [2] [3]
Устройства MESO работают за счет сочетания магнитоэлектрического эффекта со спин-орбитальным взаимодействием . [3] В частности, магнитоэлектрический эффект вызовет изменение намагниченности внутри устройства из-за индуцированного электрического поля, которое затем может быть считано компонентом спин-орбитальной связи, который преобразует его в электрический заряд. [4] [3] Этот механизм аналогичен тому, как работает КМОП- устройство, в котором электроды истока, затвора и стока работают вместе, образуя логический вентиль.
По состоянию на 2020 год технология находится в стадии разработки Intel и Калифорнийского университета в Беркли . [5] Первый эксперимент, проведенный в 2020 году в nanoGUNE, доказал, что спин-орбитальное взаимодействие можно использовать для реализации MESO. [6]
Производительность
[ редактировать ]Перед внедрением MESO компания Intel оценила 17 различных архитектур устройств на предмет возможности масштабирования за пределами КМОП, что направлено на обход проблем масштабирования, возникающих в КМОП-устройствах, таких как МОП-транзисторы, используемые в интегральных схемах. Для тестирования эти архитектуры были созданы с использованием производственных процессов, совместимых с теми, которые используются для устройств КМОП, поскольку некоторые устройства КМОП все еще необходимы для взаимодействия с другими схемами и для обеспечения тактового сигнала для интегральной схемы, а также для повторного использования существующего производственного оборудования: туннельные полевые транзисторы , графеновые pn-переходы , ITFET , BisFET, spinFET , вся спиновая логика, генераторы спинового крутящего момента , логика доменной стенки , большинство спинового крутящего момента, триада спинового момента, устройство спиновой волны, наномагнитная логика, логика спинового заряда, пьезо-полевые транзисторы, MITFET, FeFET и отрицательные Были протестированы емкостные полевые транзисторы, и было обнаружено, что ни один из них не обеспечивает одновременно улучшенных характеристик производительности и более низкого энергопотребления по сравнению с КМОП. По данным VentureBeat , моделирование показало, что на 32-битном ALU устройства MESO обеспечивают как более высокую производительность (скорость обработки в TOPS на см 2 ) и более низкую плотность мощности, чем у CMOS-устройств HP, которые имели самую высокую производительность среди всех других устройств, кроме MESO. [7] [2]
По сравнению с КМОП-схемами, схемы MESO могут требовать меньше энергии для переключения, могут иметь более низкое рабочее напряжение, иметь более высокую плотность интеграции, обладать энергонезависимостью, что обеспечивает сверхнизкое энергопотребление в режиме ожидания, а энергия, необходимая для переключения устройств MESO, уменьшается в кубическом масштабе. при каждой миниатюризации в два раза устройства. [3] Эти особенности делают MESO привлекательным для замены КМОП-устройств при проектировании будущих логических элементов и схем в интегральных схемах, поскольку это может помочь повысить их производительность и снизить энергопотребление.
В процессе написания ME существует огромная проблема, связанная с необходимыми материалами. В последние годы в научном сообществе прилагаются большие усилия для того, чтобы заставить работать магнитоэлектрические эффекты в наноструктурах (тонких пленках). Основная проблема заключается в том, что когда сегнетоэлектрический материал переносится на тонкую пленку, он теряет свои свойства FE, что еще больше затрудняет достижение высокой эффективности связи FE-FM (ME) в системах нанометрового размера.
| Размер элемента [нм] [3] | Напряжение питания [мВ] [3] | Энергия переключения [Дж] [3] | |
|---|---|---|---|
| КМОП | 10 | 100 - 700 | 300х10 −18 |
| МЯСО | 10 | 10 - 100 | 10х10 −18 |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ https://www.extremetech.com/computing/286163-intels-fundamentally-new-meso-architecture-could-arrive-in-a-few-years
- ^ Jump up to: а б «Intel выходит за рамки CMOS и переходит к MESO» . 14 января 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Манипатруни, Сасикант; Никонов Дмитрий Евгеньевич; Линь, Цзя-Цзин; Госави, Танай А.; Лю, Хуэйчу; Прасад, Бхагвати; Хуан, Йен-Линь; Бонтурим, Эвертон; Рамеш, Рамамурти; Янг, Ян А. (2018). «Масштабируемая энергоэффективная магнитоэлектрическая спин-орбитальная логика». Природа . 565 (7737): 35–42. дои : 10.1038/s41586-018-0770-2 . ПМИД 30510160 . S2CID 54444242 .
- ^ Линь, Цзя-Цзин; Госави, Танай; Никонов Дмитрий Евгеньевич; Хуан, Йен-Линь; Прасад, Бхагвати; Чхве, Вон Ён; Фам, Ван Туонг; Гроен, Инге; Чен, Цзюнь-Ян; округ Колумбия, Махендра; Лю, Хуэйчу; Огуз, Каан; Уокер, Эмили С; Пломбон, Джон; Буфорд, Бенджамин; Нейлор, Карл Х.; Ван, Цзянь-Пин; Казанова, Феликс; Рамеш, Рамамурти; Янг, Ян А. (2019). «Экспериментальная демонстрация интегрированных магнитоэлектрических и спин-орбитальных строительных блоков, реализующих энергоэффективную логику». Международная конференция IEEE по электронным устройствам (IEDM) 2019 . стр. 37.3.1–37.3.4. дои : 10.1109/IEDM19573.2019.8993620 . ISBN 978-1-7281-4032-2 . S2CID 211210115 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помогите ) - ^ «Как новая квантовая архитектура MESO может заменить CMOS» . Новости дизайна. 10 января 2019 года . Проверено 27 июля 2019 г.
- ^ Фам, Ван Туонг; Гроен, Инге; Манипатруни, Сасикант; Чой, Вон Ён; Никонов Дмитрий Евгеньевич; Сагаста, Эдурне; Линь, Цзя-Цзин; Госави, Танай А.; Марти, Ален; Уэсо, Луис Э.; Янг, Ян А. (июнь 2020 г.). «Считывание спин-орбитального магнитного состояния в масштабированных наноструктурах ферромагнитных / тяжелых металлов» . Природная электроника . 3 (6): 309–315. arXiv : 2002.10581 . дои : 10.1038/s41928-020-0395-y . ISSN 2520-1131 . S2CID 211296841 .
- ^ «Intel показывает жизнь за пределами CMOS» . 3 апреля 2017 г.
 | Эта статья, посвященная электронике, незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |