Buzz
Intel công bố một đột phá mới trong việc thay thế bóng bán dẫn truyền thống.
Bóng bán dẫn truyền thống trong các chip xử lý đang tiến gần tới giới hạn về tốc độ và kích thước. Tuy nhiên, Intel đã tìm ra giải pháp, áp dụng “spintronics” vào chip xử lý để thay thế bóng bán dẫn truyền thống.
Phương pháp này hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn cách chip xử lý hoạt động trong máy tính, điện thoại thông minh và đồng hồ thông minh, khi các công nghệ chip hiện tại đang gặp hạn chế.
Trong buổi thứ hai vừa qua, các nhà nghiên cứu của Intel và Đại học Berkeley đã mô tả cách spintronics có thể giúp thu nhỏ kích thước chip xử lý xuống chỉ còn 1/5 so với hiện tại. Nếu áp dụng thương mại, phương pháp này sẽ giúp các nhà sản xuất chip không phải lo lắng về việc nâng cấp sức mạnh xử lý hàng năm theo định luật Moore nữa.
Hạn chế của các chip xử lý hiện nay
Các chip xử lý hiện nay được tạo ra dựa trên bóng bán dẫn CMOS và di chuyển dòng điện tích. Trong nhiều năm qua, các nhà sản xuất đã cố gắng thu nhỏ các bóng bán dẫn này theo định luật Moore. Tuy nhiên, khi các thành phần thu nhỏ đến gần với kích thước của từng nguyên tử riêng lẻ, có những giới hạn không thể tránh khỏi.
Intel cũng đang đối mặt với thách thức của việc thu nhỏ kích thước các bóng bán dẫn, sau khi là lãnh đạo trong ngành công nghiệp này trong nhiều năm. Samsung và TSMC đã có những bước tiến đột phá trong việc thu nhỏ chip xử lý của họ, nhưng cũng sẽ sớm gặp phải những hạn chế đó.
Không chỉ bị giới hạn về kích thước, các bóng bán dẫn CMOS truyền thống còn gặp vấn đề về tốc độ và tiêu thụ điện năng. Dòng điện tích điều khiển phải sử dụng điện trường, dễ bị nhiễu bởi yếu tố điện từ bên ngoài và tiêu tốn năng lượng lớn. Chuyển động của dòng điện tích chỉ là chuyển động cơ học của các hạt vật chất, do đó rất khó để đạt được tốc độ cao.
Intel đã phát hiện ra cách áp dụng spintronics để thay thế dòng điện tích truyền thống trong bóng bán dẫn.
Chính vì những hạn chế trên, Intel và Đại học Berkeley đã tìm ra cách thay thế dòng điện tích truyền thống bằng spintronics. Các hạt điện tử có hai đặc tính quan trọng là điện tích và spin. Điện tích đã được giải thích, còn spin là chuyển động của hạt điện tử xoay quanh trục của nó giống như Trái đất.
Spintronics là một lĩnh vực trong vật lý nghiên cứu về chuyển động spin của các hạt điện tích. Theo Intel, việc này cho phép các hạt điện tích hoạt động như nam châm nhỏ với hai chiều chuyển động có thể thao tác để lưu trữ và xử lý dữ liệu. Điều này tương tự như tín hiệu của hệ nhị phân (0 và 1) và có thể áp dụng vào bộ vi xử lý máy tính.
Đơn giản hóa, chúng ta sẽ thay thế các dòng dịch chuyển điện tích bằng các dòng dịch chuyển spin. Các dòng dịch chuyển spin không gặp vấn đề về yếu tố cơ học, nên không bị nhiễu và không bị giới hạn tốc độ.
Cơ chế hoạt động bắt đầu bằng việc tiêm spin hoặc bơm spin, sau đó truyền spin giống như chuỗi domino, cuối cùng tín hiệu spin sẽ được giải mã để chuyển thành các trạng thái khác nhau (từ 0 sang 1 hoặc ngược lại).
Các spin cũng có thể duy trì trạng thái mà không cần cung cấp điện, vì vậy bộ vi xử lý có thể chuyển về trạng thái ngủ tiết kiệm năng lượng mà không cần khởi động lại từ đầu.
Tuy hiện tại, các bộ vi xử lý dựa trên điện tử học spin vẫn chưa được thương mại hóa và sẽ cần nhiều thời gian để tiếp tục phát triển. Nhưng Intel đã mở ra một kỷ nguyên mới đầy hứa hẹn.
Tham khảo: cnet
