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没有晶体管或硅的计算机:具有卓越性能的二维磁体

对耗电量的批评。随着新技术的发展,耗电量可能会迅速下降。(图片:pixabay/2427999)
对耗电量的批评。随着新技术的发展,耗电量可能会迅速下降。(图片:pixabay/2427999)
晶体管打开或关闭,0 或 1,这就是微型芯片的基础。有了新开发的二维磁铁,就有了完全不同的电路,尤其是在效率方面。
Science

拥有无数晶体管(通常由硅制成)的集成电路基本上无处不在。从冰箱到助听器,从袖珍计算器到人工智能加速器。后者就是一个已经慢慢积累了相当长一段时间的问题的例子。

老年人可能还记得。以英特尔 80386 处理器为例,它没有散热装置,因为只有几瓦的功率流过它。现代处理器,甚至更复杂的显卡,消耗的功率是它们的数百倍,当然它们的功能也不成比例地更加强大。

尽管如此,电路的耗电量也已达到极限。一段时间以来,人们一直在研究所谓的二维磁性材料,这种材料遵循晶体管的原理,但在功能上却大相径庭。

因此,比特是不变的,只是到达比特的方式发生了变化,是 "0 "还是 "1"。遗憾的是,与超导体类似,这类材料至今只能在极低的温度下工作。

超级不切实际,它只需要室温,甚至更高一点的温度。现在,麻省理工学院的一个团队已经能够迈出这一步。他们利用两层 "二维范德华磁体",构建出了一种可在常温下可靠调节的电路。

由于采用了铁、镓和碲的合金,以及在其上应用钨和碲的第二种合金,因此涉及大量稀有元素。然而,在技术上首次实现了完全不使用晶体管,而是使用二维磁铁来构建集成电路。

此外,这种电路可以以微观尺寸构建,因此也许有一天可以达到晶体管的密度。不过,商业化生产必须首先经过测试。

无论如何,极低的功耗要求可能更具决定性意义。据科学研究的作者称,与目前的技术相比,只需要不到 1% 的电力。这不仅能大大提高效率,还能解决散热问题,就像以前的 386 一样。

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Mario Petzold, 2024-04-11 (Update: 2024-04-11)