Магнитные материалы повысят эффективность процессоров будущего в тысячи раз

Обладатели ноутбуков, смартфонов, планшетов и тому подобных устройств хорошо знают, что при нагрузке они нагреваются. Главным образом происходит это за счёт процессора, другие электрические компоненты тоже вносят свой посильный вклад. Энергия, рассеянная в виде тепла, является потерянной энергией, снижающей энергоэффективность устройств.

Хотя с годами процессоры становятся всё мощнее и изощрённее, законы физики отменить невозможно, и чем больше кремниевых транзисторов они содержат в себе, тем больше энергии теряется впустую. Специалисты калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе по этой причине решили опробовать в качестве передатчика энергии другой тип веществ – не полупроводники, а мультиферроики. Они обладают интересным свойством, так называемыми спиновыми волнами.

Элементы на основе мультиферроиков включаются и выключаются за счёт приложения напряжения. Электроны при этом в пространстве не двигаются – по крайней мере, «горизонтально». Их можно представить себе как часть морской волны: волны (энергия) «бегут» к берегу, но сами частицы воды остаются на месте, двигаясь только вверх и вниз.

На этом явлении под названием спин-волновой канал (spin wave bus) учёные и создали своё экспериментальное устройство. Плёнка из никеля размещается в нём на пьезоэлектрической подложке, к которой прикладывается напряжение. В середине чипа находится полоса ферромагнетного материала (золота) шириной 5 мм, которая и является этим самым каналом, передающим энергию с одного конца цепи на другой без фактического перемещения электронов.

До применения этого подхода в реальных устройствах пока ещё далеко, однако учёные верят, что в будущем он сможет повысить энергоэффективность процессоров минимум в тысячу раз.