Οι μαγνητικοί διακόπτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν 10.000 φορές λιγότερη ισχύ από τα τρανζίστορ πυριτίου

Μαγνητικοί διακόπτες

Η μηχανολογία υπολογιστών, αλλά ειδικότερα η μηχανική υπολογιστών κινητής τηλεφωνίας, έχει να κάνει με το παιχνίδι μηδενικού ποσού με τον εαυτό σας. Η ισχύς και η αποδοτικότητα υποτιμούν συνεχώς ο ένας τον άλλο, δημιουργώντας συγχέοντας κίνητρα για τους σχεδιαστές που θέλουν να δημιουργήσουν ρεκόρ τόσο για το χρόνο ομιλίας όσο και για την ταχύτητα επεξεργασίας. Σε αυτό το σημείο φαίνεται προφανές ότι τόσο η ταχύτητα όσο και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας περιορίζονται από την παλιά διαδικασία τοποθέτησης ολοένα και πιο πυκνών μικρών πεδίων τρανζίστορ πυριτίου. Είτε πρόκειται για έναν κβαντικό υπολογιστή ή ένα τσιπ γραφενίου, η λήψη περισσότερης υπολογιστικής ισχύος για λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια θα απαιτήσει μια θεμελιώδη αλλαγή στον τρόπο κατασκευής των υπολογιστών.

Ενα νέο μαγνητικοί διακόπτες 1Η μελέτη από την UC Berkeley ελπίζει να παρέχει τη βάση για μια τέτοια πρόοδο, καταδεικνύοντας την προσπάθειά τους για αντικατάσταση πυριτίου που λένε ότι χρησιμοποιεί έως και 10.000 φορές λιγότερη ισχύ από τις προηγούμενες λύσεις. Έχουν σχεδιάσει ένα σύστημα που χρησιμοποιεί μαγνητικούς διακόπτες αντί των τρανζίστορ, αναιρώντας την ανάγκη για σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα. Η ιδέα ενός μαγνητικού τρανζίστορ συζητείται από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, αλλά η πτώση της ιδέας ήταν πάντα η ανάγκη δημιουργίας ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου για τον προσανατολισμό των μαγνητών για εύκολη εναλλαγή. όλη ή το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που εξοικονομείται από τους μαγνήτες δαπανάται δημιουργώντας το πεδίο που απαιτείται για την πραγματικότητα χρήση αυτοί οι μαγνήτες.

Αυτή η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα το Φύση, χρησιμοποιεί ένα σύρμα κατασκευασμένο από ταντάλιο, ένα κάπως σπάνιο στοιχείο που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πυκνωτών σε όλα, από συσκευές αναπαραγωγής Blu-Ray έως κινητά τηλέφωνα. Το Tantalum είναι ένας καλός, ελαφρύς αγωγός, αλλά έχει μια ιδιαίτερα περίεργη ιδιότητα που το έκανε μοναδικά χρήσιμο για μαγνητικές εφαρμογές: όταν ένα ρεύμα ρέει μέσω του καλωδίου τανταλίου, όλα τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται δεξιόστροφα μεταναστεύουν στη μία πλευρά του καλωδίου, όλοι οι μετρητές - περιστροφή δεξιόστροφα στο άλλο. Η φυσική κίνηση αυτών των ηλεκτρονίων δημιουργεί πόλωση στο σύστημα - το ίδιο είδος πόλωσης που οι προηγούμενοι ερευνητές έπρεπε να δημιουργήσουν με ένα ακριβό μαγνητικό πεδίο.



Εάν αυτή η προσέγγιση ήταν επιτυχής και πρακτική, θα μπορούσαμε να αρχίσουμε να αξιοποιούμε μερικά από τα κοινά οφέλη όλων μαγνητικές υπολογιστικές στρατηγικές, το πιο έντονο είναι ότι οι μαγνητικοί διακόπτες δεν απαιτούν σταθερό ρεύμα για να διατηρήσουν την κατάστασή τους. Όπως ένα υγρό κρύσταλλο σε μια οθόνη e-ink, ένα μαγνητικό τρανζίστορ θα διατηρήσει την εκχωρημένη του κατάσταση έως ότου ενεργοποιηθεί. Αυτό σημαίνει ότι ένα θεωρητικό μαγνητικό επεξεργαστής θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει πολύ λιγότερη ενέργεια από ό, τι τα ημιαγώγιμα πυρίτιο, συγκεντρώνοντας εξοικονόμηση ενέργειας όποτε δεν εργάζεται ενεργά. Και δεδομένου ότι το ταντάλιο είναι ένα αρκετά γνωστό υλικό, η ενσωμάτωσή του στη διαδικασία κατασκευής δεν πρέπει να αποδειχθεί πολύ δύσκολη.

Ακατέργαστο ταντάλιο.

Ακατέργαστο ταντάλιο.

Ένα ενδιαφέρον πράγμα για αυτήν την ικανότητα διατήρησης μιας καθορισμένης κατάστασης είναι ότι ουσιαστικά καθιστά το ίδιο το chip προγραμματιζόμενο. Όπου τα τρανζίστορ πυριτίου πρέπει να τοποθετηθούν φυσικά για κάθε συγκεκριμένη λειτουργία, οι μαγνητικοί διακόπτες θα μπορούσαν να επαναπροσανατολιστούν από λογισμικό για να ικανοποιήσουν μια συγκεκριμένη ανάγκη. Η αποκωδικοποίηση βίντεο είναι μια πολύ διαφορετική διαδικασία από την απόδοση του ίδιου βίντεο σε μια μηχανή γραφικών σε πραγματικό χρόνο και οι δύο διαδικασίες χρησιμοποιούν ξεχωριστές ρυθμίσεις φυσικών τρανζίστορ. Ένα μαγνητικό τσιπ θα μπορούσε θεωρητικά να αλλάξει τη διάταξή του εν κινήσει, πιθανώς ως απόκριση σε εντολές λογισμικού, ώστε να ταιριάζει καλύτερα με τη συγκεκριμένη εργασία.

Έτσι, τα μαγνητικά τρανζίστορ προσφέρουν μια διέξοδο από το παιχνίδι μηδενικού αθροίσματος στο οποίο η αυξημένη ισχύς απαλλάσσει απαραίτητα τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και η μειωμένη κατανάλωση ενέργειας απαιτεί χαμηλότερη συνολική ταχύτητα. Η πραγματική ισχύς ενός τσιπ κατασκευασμένου από μαγνητικούς διακόπτες φυσικά δεν θα περιορίζεται από την επιστήμη αλλά από την κατασκευή - η κατασκευή πειραματικών τρανζίστορ είναι ωραία, αλλά τελικά χωρίς νόημα αν δεν μπορούμε να βγάλουμε χιλιάδες τέτοια τσιπ σε σχετικά σύντομη προειδοποίηση.

Αν και διακριτά με πολλούς τρόπους, αυτά τα τρανζίστορ εξακολουθούν να χρησιμοποιούν την ίδια βασική λογική on-off με τα κανονικά τρανζίστορ, οπότε θα χρειαζόταν ένα συγκρίσιμο πρότυπο παραγωγής για να ανταγωνιστούν την ταχύτητα της πρώτης ταχύτητας. Το My Nexus 5 διαθέτει ένα τσιπ Snapdragon 28 νανομέτρων που συσκευάζει τέσσερις πυρήνες υψηλής ταχύτητας σε ένα τσιπ με το μέγεθος ενός cracker graham. Αν και ο μαγνητισμός έχει τα πλεονεκτήματά του, είναι πιθανό ότι το πυρίτιο θα συνεχίσει να βασιλεύει για πολύ καιρό ακόμη.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com