Магнитоэлектрический спин-орбитальный
Магнитоэлектрическая спин-орбитальная технология ( MESO ) — это технология, разработанная для создания масштабируемых интегральных схем , которая работает по иному принципу, чем КМОП-устройства, такие как МОП-транзисторы, предложенные Intel , [1] и совместимые с технологиями и оборудованием производства КМОП-устройств. [2] [3]
MESO-устройства работают за счет соединения магнитоэлектрического эффекта со спин-орбитальной связью . [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 с электродами истока, затвора и стока, работающими вместе, чтобы сформировать 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-орбитальная связь может быть использована для реализации MESO. [6]
Производительность
Перед введением MESO компания Intel оценила 17 различных архитектур устройств для масштабирования за пределами CMOS, что направлено на обход проблем масштабирования, присущих устройствам CMOS, таким как MOSFET, используемым в интегральных схемах. Для тестирования эти архитектуры были созданы с производственными процессами, совместимыми с теми, которые используются для устройств CMOS, поскольку некоторые устройства CMOS по-прежнему 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 p-n-переходы , ITFET , BisFET, spinFET , вся спиновая логика, генераторы спинового момента , логика доменной стенки , большинство спинового момента, триада спинового момента, устройство спиновой волны, наномагнитная логика, логика зарядового спина, пьезоэлектрические полевые транзисторы, MITFET, FeFET и полевые транзисторы с отрицательной емкостью были протестированы, и было обнаружено, что ни одна из них не обеспечивала как улучшенных характеристик производительности, так и более низкого энергопотребления по сравнению с CMOS. По данным VentureBeat , моделирование показало, что на 32-битном АЛУ устройства MESO обеспечивают как более высокую производительность (скорость обработки в TOPS на см2 ) , так и более низкую плотность мощности, чем устройства CMOS HP, которые имели самую высокую производительность среди всех других устройств, за исключением MESO. [7] [2]
По сравнению с КМОП, схемы MESO могут требовать меньше энергии для переключения, могут иметь более низкое рабочее напряжение, характеризоваться более высокой плотностью интеграции, обладать энергонезависимостью, что обеспечивает сверхнизкое энергопотребление в режиме ожидания, а энергия, необходимая для переключения устройств MESO, уменьшается кубически с каждой миниатюризацией устройства в два раза. [3] Эти особенности делают MESO привлекательными для замены устройств CMOS при проектировании будущих логических вентилей и схем в интегральных схемах, поскольку это может помочь повысить их производительность и снизить энергопотребление.
Существует огромная проблема в процессах записи ME в отношении необходимых материалов. В последние годы в научном сообществе прилагаются большие усилия для того, чтобы заставить магнитоэлектрические эффекты работать в наноструктуре (тонкой пленке). Основная проблема заключается в том, что когда сегнетоэлектрический материал переходит в тонкую пленку, он теряет свои свойства FE, что еще больше затрудняет достижение высокоэффективной связи FE-FM (ME) в системах нанометрового размера.
| Размер элемента [нм] [3] | Напряжение питания [мВ] [3] | Энергия переключения [Дж] [3] | |
|---|---|---|---|
| КМОП | 10 | 100 - 700 | 300x10−18 |
| МЕЗО | 10 | 10 - 100 | 10x10 −18 |
Ссылки
- ^ https://www.extremetech.com/computing/286163-intels-fundamentally-new-meso-architecture-could-arrive-in-a-few-years
- ^ ab «Intel смотрит дальше CMOS в сторону MESO». 14 января 2022 г.
- ^ abcdefg 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. PMID 30510160. S2CID 54444242.
- ^ Лин, Чиа-Чин; Госави, Танай; Никонов, Дмитрий Э.; Хуан, Йен-Лин; Прасад, Бхагвати; Чой, ВонЯнг; Фам, Ван Туонг; Гроен, Инге; Чен, Цзюнь-Янг; Д.К., 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 приборам (IEDM) 2019 г. стр. 37.3.1–37.3.4. doi : 10.1109/IEDM19573.2019.8993620. ISBN 978-1-7281-4032-2. S2CID 211210115.
{{cite book}}:|journal=проигнорировано ( помощь ) - ^ «Как новая квантовая архитектура 'MESO' могла бы заменить CMOS». DesignNews. 10 января 2019 г. Получено 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 демонстрирует жизнь за пределами CMOS». 3 апреля 2017 г.
 | Эта статья по электронике — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее. |
