p Os engenheiros elétricos da Technical University Munich (TUM) demonstraram um novo tipo de bloco de construção para circuitos integrados digitais. Seus experimentos mostram que os futuros chips de computador podem ser baseados em arranjos tridimensionais de ímãs em escala nanométrica em vez de transistores. Como a principal tecnologia de capacitação da indústria de semicondutores - fabricação CMOS de chips de silício - se aproxima dos limites fundamentais, os pesquisadores e colaboradores do TUM na Universidade de Notre Dame estão explorando a "computação magnética" como uma alternativa. p Eles relatam seus últimos resultados no jornal Nanotecnologia .

p Em uma pilha 3D de nanoímãs, os pesquisadores implementaram uma chamada porta lógica majoritária, que poderia servir como uma chave programável em um circuito digital. Eles explicam o princípio subjacente com uma ilustração simples:Pense em como os ímãs em barra comuns se comportam quando você os aproxima um do outro, com pólos opostos se atraindo e pólos semelhantes se repelindo. Agora imagine juntar vários ímãs em barra e manter todos, exceto um, em uma posição fixa. Seus campos magnéticos podem ser considerados acoplados em um, e a polaridade "norte-sul" do ímã que está livre para girar será determinada pela orientação da maioria dos ímãs fixos.

p Portões feitos de nanoímãs acoplados a campo funcionam de maneira análoga, com a inversão da polaridade representando uma mudança entre os estados lógicos booleanos, os dígitos binários 1 e 0. No portão de maioria 3D relatado pela equipe TUM-Notre Dame, o estado do dispositivo é determinado por três ímãs de entrada, um dos quais fica 60 nanômetros abaixo dos outros dois, e é lido por um único ímã de saída.

p O mais recente em uma linha de avanços

p Este trabalho baseia-se nas capacidades que os colaboradores desenvolveram ao longo de vários anos, variando de simulações sofisticadas de comportamento magnético a técnicas inovadoras de fabricação e medição. Também representa não um ponto final, mas um marco em uma série de avanços.

p Por exemplo, eles relataram o primeiro "portal de parede de domínio" do mundo no Encontro Internacional de Dispositivos Eletrônicos do ano passado. Os cientistas usam irradação por feixe de íons para alterar as propriedades magnéticas de pontos bem definidos no dispositivo. As chamadas paredes de domínio geradas ali são capazes de fluir através de fios magnéticos sob o controle dos nanoímãs circundantes. Este dispositivo 2D, O candidato a doutorado do TUM, Stephan Breitkreutz, explica, "permite o roteamento de sinal, carregando, e sincronização em circuitos magnéticos, semelhantes a travas em circuitos elétricos integrados. "

p Uma bifurcação no roteiro da indústria

p Todos os participantes do negócio de semicondutores se beneficiam de um esforço cooperativo de toda a indústria:o desenvolvimento de "roteiros" de longo alcance que traçam caminhos potenciais para objetivos tecnológicos comuns. Na edição mais recente do International Technology Roadmap for Semiconductors, a lógica nanomagnética é considerada seriamente em um zoológico diversificado de "dispositivos de pesquisa emergentes". Os circuitos magnéticos não são voláteis, o que significa que eles não precisam de energia para lembrar em que estado estão. O consumo de energia extremamente baixo é uma de suas características mais promissoras. Eles também podem operar em temperatura ambiente e resistir à radiação.

p O potencial de empacotar mais portas em um chip é especialmente importante. A lógica nanomagnética pode permitir um empacotamento muito denso, por várias razões. Os blocos de construção mais básicos, os nanoímãs individuais, são comparáveis ​​em tamanho aos transistores individuais. Além disso, onde os transistores requerem contatos e fiação, os nanoímãs operam puramente com campos de acoplamento. Também, na construção de dispositivos CMOS e nanomagnéticos que têm a mesma função - por exemplo, um assim chamado somador completo - pode levar menos ímãs do que transistores para fazer o trabalho.

p Finalmente, o potencial de sair do espaço de design 2D com pilhas de dispositivos 3D torna a lógica nanomagnética competitiva. A candidata a doutorado do TUM, Irina Eichwald, autor principal do Nanotecnologia papel, explica:"O portão da maioria 3D demonstra que a computação magnética pode ser explorada em todas as três dimensões, a fim de perceber o monolítico, circuitos magnéticos empilhados sequencialmente prometendo melhor escalabilidade e densidade de empacotamento aprimorada. "

p “É um grande desafio competir com circuitos CMOS de silício, "acrescenta o Dr. Markus Becherer, líder do grupo de pesquisa TUM dentro do Institute for Technical Electronics. "Contudo, pode haver aplicações onde o não volátil, a operação de energia ultrabaixa e a alta densidade de integração oferecidas pelos circuitos nanomagnéticos 3D dão a eles uma vantagem. "