反铁磁芯片能取代硅吗?

反铁磁存储器的诱人特性包括比硅提供更大的晶体管密度和不受磁体擦除数据的影响。

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如果没有硅,我们可能就不会有数字时代。

硅是地壳中含量第二丰富的元素(氧是第一),价格便宜,具有导电和/或作为绝缘体的能力。转换成硅片后,它可以为我们用来工作的电脑、智能手机和其他电子设备提供动力,更重要的是,它可以避免工作。显然硅是不可或缺的。

或者不是。我们对越来越多的数据无止境的需求,以及存储数据的需求,正在挑战硅在速度、密度和安全性方面的极限。为了找到硅基存储设备的合适继任者,麻省理工学院的物理学家们正在研究一种叫做反铁磁体的东西。

我是麻省理工学院新闻办公室的Jennifer Chu

反铁磁(AFM)材料是铁磁体(传统磁性材料)鲜为人知的近亲。铁磁物质的电子自旋在synchrony-a属性允许罗盘的指针指向北方,集体后,地球的磁field-electrons反铁磁性物质更喜欢他们邻居的自旋相反,在一个“antialignment”有效淬灭磁化即使在最小的尺度。”

(你应该感谢Jennifer Chu解释这一点。我八年级四分之一的时候化学得了D,因为我有两周没有集中注意力,事情很快就解决了。只有对元素周期表进行了一次戏剧性的课外阅读,我才免于得了f。)

“反铁磁体中没有净磁化,因此不受任何外部磁场的影响。如果它们被制成存储设备,反铁磁比特可以保护任何编码数据不被磁擦除。它们还可以制成更小的晶体管,每片芯片上封装的数量也比传统的硅多。”

这是一种赚钱的方式:比传统硅芯片更小的晶体管,每片芯片封装的数量更多。对于需要更多数据存储容量的企业,即虚拟设备所有企业——这是一个神奇的词。

“AFM存储器可以扩大现有设备的数据存储容量——同样的容量,但更多的数据,”麻省理工学院物理学助理教授、该研究的主要作者Riccardo Comin说。

然而,AFM内存可能有它自己的挑战和潜在的限制。“每次你需要电流来读写时,每次操作都需要大量的能量,”主要作者兼研究生李家瑞告诉楚。“当物体变得非常小的时候,电流产生的能量和热量是非常重要的。”

麻省理工学院的研究小组已经成功试验了一些更有效部署AFM转换的方法。(在这种情况下,切换是将数据写入晶体管的过程,晶体管可以打开或关闭,以创建定义存储图像或其他数字文件的位元模式。想想经典的1- 0二进制代码。)特别是,他们能够使用一种叫做掺杂的技术——在材料中引入杂质——来改变一种叫做镍钕的原子力显微镜氧化物的电子特性,并成功地开启和关闭了原子力显微镜。

虽然你为你的企业订购的下一部智能手机或电脑显然不会采用基于afm的存储,但以数据为动力的数字经济的需求最终将要求我们超越硅。

科明说:“这可能为开发一种类似于硅基芯片的磁存储设备提供了机会,它的额外好处是可以在AFM域中存储信息,这种域非常坚固,可以高密度封装。”“这是解决数据驱动世界挑战的关键。”

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