15 年 2023 月 XNUMX 日 (Nanowerkニュース) 電子機器は常に縮小しています。 同時に、内部のコンピューターチップはますます高性能になっていますが、消費するエネルギーも増え、動作温度も高くなります。 このため、高性能コンピューターの消費電力を削減する新しい方法を見つけることが不可欠です。 EU が資金提供した新しいプロジェクトでは、科学と産業界の注目度の高いコンソーシアムが結集し、半導体の磁気特性を変更することでコンピューター チップの消費電力を XNUMX 分の XNUMX に削減できる方法を調査しました。 フラウンホーファーIZMの研究者たちは、半導体の小さな接点がどのように接続されるかを調査するチームに加わっている。 ラップトップ、スマートフォン、さらにはスマート ウォッチ: 私たちのデジタル世界では、ますます多くの機能が、ますます小型化するデバイスに引き継がれることが予想されますが、同時にエネルギーの飢えもますます大きくなります。 研究から得られた新たな洞察は、スピンウェーブ技術がマイクロチップに使用されれば、電子デバイスのサイズとエネルギー消費を大幅に削減できる可能性があることを示唆しています。
スピン波を使用した論理要素: XNUMX つの入力を持つ従来の論理ゲートと比較して、スピン波論理ゲートは複数の入力を処理でき、コンピューティング システムの新しい組み合わせを可能にします。 (画像: フラウンホーファーIZM) スピン波とは何ですか? スピン波とは、磁性体の集団励起を指します。 「スピン」は、電子や中性子のような量子粒子の角運動量です。 その運動量があらゆる磁気現象の原因となります。 スピン波を構成する量子粒子はマグノンと呼ばれ、従来のマイクロチップや半導体チップよりも少ないエネルギーでより多くの情報を運ぶことができるため、研究者らはこのマグノンを利用するようになりました。 スピンとマグノンの研究から得られた洞察を実用化するには、新しい技術的ソリューションが必要です。 フラウンホーファー信頼性・マイクロインテグレーション研究所 IZM の研究者とヨーロッパ全土の科学および産業パートナーは、マグノニクスと従来のコンピューティング技術および標準的な半導体システムを組み合わせたコンピュータ システムを開発しました。 チームは、必要な互換性を実現するために CMOS 回路に着目しました。 CMOSまたは相補型金属酸化物半導体 デジタルまたはアナログ データを処理するために、現代のすべてのコンピューターで使用されています。 フラウンホーファー IZM で働くグループは、彼らのプロジェクトのために、従来のコンピューターとサファイアまたはガルドリニウム ガリウム ガーネット (GGG) で作られたスピン波回路の間のインターフェイスを作成しました。 ほぼ同一の配線長を使用し、最大 16 GHz の周波数で 3 以上のチャネルで動作します。 このプロジェクトの特別な課題の 801055 つは、チップ上のスピンウェーブ ロジック ゲートの密度が非常に高いことでした。 論理ゲートは、バイナリ入力を出力信号に変換する論理演算を実行します。 「現在のスピンウェーブチップには論理ゲートが 1 つしかありませんが、私たちは 2022 つのチップ上に 31 を超えるゲートを計画しています」とフラウンホーファー IZM のプロジェクトリーダーであるマーティン・ヘンペル博士は述べ、複数のインターフェース。 このプロジェクトは、コンピュータ チップ内でより複雑な計算にスピン波を使用する初めてのプロジェクトとなり、将来のコンピュータのエネルギー消費量を 2026 分の XNUMX に削減できる可能性があります。 IZMの科学者がこのプロジェクトのために開発した複数の高周波チャネルにアクセスする技術は、自動運転車が衝突を避けるために必要とするRFや通信システムなど、他の分野の他の多くのアプリケーションにも役立つだろう。 HORIZON プロジェクトとして、「SPIDER」（究極的に拡張されたハイブリッド低電力エレクトロニクスのためのスピン波コンピューティング）は、欧州の資金 XNUMX 万ユーロでサポートされています（資金 ID XNUMX）。 このプロジェクトはXNUMX年XNUMX月XNUMX日からXNUMX年XNUMX月XNUMX日まで実施される予定で、フラウンホーファーIZM、デルフト工科大学、カイザースラウテルンランダウのラインラント・プファルツ工科大学、ブカレストに拠点を置く国立マイクロテクノロジー研究開発研究所IMTおよび企業が参加する。タレスとアクロニックがプロジェクトパートナーとして、ルーヴェンの大学間マイクロエレクトロニクスセンター（IMEC）によって調整されています。
スピン波を使用した論理要素: XNUMX つの入力を持つ従来の論理ゲートと比較して、スピン波論理ゲートは複数の入力を処理でき、コンピューティング システムの新しい組み合わせを可能にします。 (画像: フラウンホーファーIZM) スピン波とは何ですか? スピン波とは、磁性体の集団励起を指します。 「スピン」は、電子や中性子のような量子粒子の角運動量です。 その運動量があらゆる磁気現象の原因となります。 スピン波を構成する量子粒子はマグノンと呼ばれ、従来のマイクロチップや半導体チップよりも少ないエネルギーでより多くの情報を運ぶことができるため、研究者らはこのマグノンを利用するようになりました。 スピンとマグノンの研究から得られた洞察を実用化するには、新しい技術的ソリューションが必要です。 フラウンホーファー信頼性・マイクロインテグレーション研究所 IZM の研究者とヨーロッパ全土の科学および産業パートナーは、マグノニクスと従来のコンピューティング技術および標準的な半導体システムを組み合わせたコンピュータ システムを開発しました。 チームは、必要な互換性を実現するために CMOS 回路に着目しました。 CMOSまたは相補型金属酸化物半導体 デジタルまたはアナログ データを処理するために、現代のすべてのコンピューターで使用されています。 フラウンホーファー IZM で働くグループは、彼らのプロジェクトのために、従来のコンピューターとサファイアまたはガルドリニウム ガリウム ガーネット (GGG) で作られたスピン波回路の間のインターフェイスを作成しました。 ほぼ同一の配線長を使用し、最大 16 GHz の周波数で 3 以上のチャネルで動作します。 このプロジェクトの特別な課題の 801055 つは、チップ上のスピンウェーブ ロジック ゲートの密度が非常に高いことでした。 論理ゲートは、バイナリ入力を出力信号に変換する論理演算を実行します。 「現在のスピンウェーブチップには論理ゲートが 1 つしかありませんが、私たちは 2022 つのチップ上に 31 を超えるゲートを計画しています」とフラウンホーファー IZM のプロジェクトリーダーであるマーティン・ヘンペル博士は述べ、複数のインターフェース。 このプロジェクトは、コンピュータ チップ内でより複雑な計算にスピン波を使用する初めてのプロジェクトとなり、将来のコンピュータのエネルギー消費量を 2026 分の XNUMX に削減できる可能性があります。 IZMの科学者がこのプロジェクトのために開発した複数の高周波チャネルにアクセスする技術は、自動運転車が衝突を避けるために必要とするRFや通信システムなど、他の分野の他の多くのアプリケーションにも役立つだろう。 HORIZON プロジェクトとして、「SPIDER」（究極的に拡張されたハイブリッド低電力エレクトロニクスのためのスピン波コンピューティング）は、欧州の資金 XNUMX 万ユーロでサポートされています（資金 ID XNUMX）。 このプロジェクトはXNUMX年XNUMX月XNUMX日からXNUMX年XNUMX月XNUMX日まで実施される予定で、フラウンホーファーIZM、デルフト工科大学、カイザースラウテルンランダウのラインラント・プファルツ工科大学、ブカレストに拠点を置く国立マイクロテクノロジー研究開発研究所IMTおよび企業が参加する。タレスとアクロニックがプロジェクトパートナーとして、ルーヴェンの大学間マイクロエレクトロニクスセンター（IMEC）によって調整されています。
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- 情報源： https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63508.php
