عدم استفاده ميکروتراشه‌هاي جديد از ترانزيستورها

محققان براي اولين بار توانستند نمونه‌اي از يک تراشه کاملاً جديد توليد نمايند که بر خلاف ترانزيستورهاي الکتريکي، مبتني بر ترانزيستورهاي مغناطيسي مي‌باشد. در حالي که ميکروتراشه‌هاي مبتني بر ترانزيستور به مرزهاي محدودکننده قانون مور رسيده‌اند، گروهي از مهندسان برق در دانشگاه Notre Dame تراشه‌اي ساخته‌اند که براي نمايش دادن يک و صفر در کدهاي باينري از جزيره‌هاي نانومقياس مغناطيسي استفاده مي‌کند.
Wolfgang Porod و همکارانش جهت توليد يک تراشه جديد، که از آرايه‌اي از محدوده‌هاي مغناطيسي جدا از هم بهره مي‌برد، به فرآيند الگودهي مغناطيسي روي آورده‌اند. هر جزيره ميدان مغناطيسي خود را حفظ مي‌کند.
چون اين تراشه هيچ سيمي ندارد، در نهايت مي‌توان به ابزارهايي دست يافت که دانسيته و قدرت فرآيند بسيار بالاتري نسبت به تراشه‌هاي ترانزيستوري امروزي دارند. چون مصرف انرژي اين ابزارها پايين خواهد بود، پس گرماي کمتري توليد کرده و منجر به توليد سخت‌افزارهاي قابل حملي همچون لپ‌تاپ‌ها خواهند شد که خنک‌تر مي‌باشند.

رايانه‌هايي که از تراشه‌هاي مغناطيسي استفاده مي‌کنند، تقريباً بلافاصله روشن مي‌شوند. حافظه‌هاي مبتني بر اين تراشه‌ها پايدار بوده و نسبت به نوسانات يا قطع جريان برق حساس نيستند و زماني که برق قطع شود، داده‌هاي خود را حفظ مي‌کنند.
معماري مغناطيسي اين تراشه به نحوي است که مي‌توانند برنامه‌ريزي شوند و اين قابليت مي‌تواند براي سازندگان ابزارهاي محاسباتي با هدف خاص، همچون بازي‌هاي رايانه‌اي يا ابزارهاي تشخيص پزشکي، بسيار مفيد باشد.
Porod استاد مهندسي برق دانشگاه Notre Dameمي‌گويد: «اهميت الگودهي مغناطيسي در ابزارهاي ذخيره اطلاعات ،همانند درايوهاي سخت، از مدتها پيش شناخته شده است. چيزي که در اين کار منحصر به فرد است اين است که ما توانستيم از اين الگودهي براي انجام واقعي محاسبات استفاده کنيم».
نانومغناطيس‌هاي اين تراشه با عرض حدود 110 نانومتر مي‌نوانند به صورت آرايه‌هايي کنار هم جمع شده و علاوه بر امکان ذخيره اطلاعات، نقش دروازه‌هاي منطقي ترانزيستورها را ايفا نمايند. اين دروازه‌هاي منطقي واحدهاي ساختماني فناوري رايانه را تشکيل داده و به ميکروتراشه‌ها امکان پردازش انبوهي از کدهاي باينري را مي‌دهند.
به عنوان مثال دروازه منطقي NAND دو ورودي را گرفته و آنها را به يک خروجي تبديل مي‌کند. اگر هرد ورودي يک باشند، خروجي به دست‌آمده صفر است. اگر يکي از ورودي‌ها يا هر دوي آنها صفر باشد، خروجي حاصل، يک است.
Porod و همکارانش تراشه جديد خود را با يک دروازه منطقي جهاني (ترکيبي از دروازه‌هاي NAND و NOR) مجهز نمودند. اين دو دروازه در کنار هم، تمامي اعمال اساسي رياضي را که در تمامي رايانه‌ها وجود دارد، انجام مي‌دهند.
ابزارهاي جالب پردازش بدون ترانزيستور، که به نام «ماشين‌هاي سلولي کوانتومي مغناطيسي» شناخته مي‌شوند، در ابتدا از الکترونهاي مجزايي با عنوان نقاط کوانتومي که در زمينه‌اي از سلول‌ها قرار گرفته و اعمال منطقي را انجام مي‌دادند، بهره مي‌بردند. اما مغناطيس‌هاي نانومقياس نشان داده‌اند که جايگزين‌هاي بسيار بهتري هستند، چرا که در اين مغناطيس‌ها انحراف بار الکتريکي روي نداده و ساخت آنها نيز آسان‌تر است.

Porod مي‌گويد: «اين مغناطيس‌ها از آلياژ فرومغناطيس نيکل/آهن ساخته شده‌اند. ما لايه نازکي از اين آلياژ را از طريق فاز بخار بر روي بستري از سيليکون نشانده و سپس توسط ليتوگرافي اشعه الکتروني بر روي آن الگويي از جزيره‌ها را به وجود آورديم».
اعمال منطقي درون پردازشگر با اعمال يک ميدان مغناطيسي پالسي بر روي مغناطيس ورودي آغاز مي‌شود، که اين ميدان مغناطيسي پالسي جهت‌گيري ميدان مغناطيسي ورودي را تغيير مي‌دهد. اين امر باعث ايجاد يک اثر آبشاري در طول آرايه شده و جاذبه و دافعه مغناطيسي باعث مي‌شود که ميدان‌هاي مغناطيسي مجاور تغيير کنند.
Porod مي‌گويد: «براي خواندن اطلاعات خروجي از يک پروب پيمايشگر استفاده نموديم تا بتواند نوع مغناطيس خروجي را تشخيص دهد. حالت ايده‌آل در آينده اين است که بتوانيم با يک جريان الکتريکي ورودي و خروجي را به دست آوريم».
با وجودي که فناوري‌هاي موجود از ميدان‌هاي مغنناطيس براي ذخيره اطلاعات روي تراشه‌هايي با عنوان MRAM استفاده مي‌کنند، براي اولين بار است که تراشه‌اي ساخته شده است که علاوه بر ذخيره داده‌هاي ديجيتالي، مي‌تواند آنها را پردازش نمايد».
توانايي تراشه‌هايي که با مغناطيس‌هاي نانومقياس کار مي‌کنند، اولين بار 5 سال پيش در کالج سلطنتي انگلستان مورد توجه قرار گرفت. Russel Cowborn استاد فناوري نانو و همکارانش مشاهده نمودند که مغناطيس‌ها مي‌توانند از طريق برهمکنش ميدان‌هايشان با همديگر، داده‌ها را مبادله نمايند.
پيشرفت‌هاي تکنولوژيکي که در دانشگاه Notre Dame روي داد، موجب دلگرم شدن Cowbornگرديد. او مي‌گويد: «مطلب واقعاً جالب اين است که شما مي‌توانيد تمام توابع Boolean را بدون استفاده از حتي يک ترانزيستور انجام دهيد».
اين تراشه‌ها همچنين خصوصيات جالبي دارند که آنها را براي استفاده در سخت‌افزارهاي فضايي ايده‌ال مي‌سازند. Cowborn مي‌گويد: «شما نمي‌توانيد از DRAM در فضا استفاده کنيد، چرا که محيط اطراف را تحمل نمي‌کند. فناوري مغناطيسي در مقابل تشعشع مقاوم است و پيشرفت قابل توجهي در زمينه سخت‌افزارهاي فضايي ايجاد خواهد کرد». (واردات قطعات الکترونیکی)

خدمات و محصولات صنعتی

 الکتروپمپ