15:28 2023-03-29
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Calculul bazat pe Magnon ar putea semnala schimbarea paradigmei de calcul
_ Calculul bazat pe Magnon ar putea semnala Schimbare de paradigmă de calcul
La fel ca electronica sau fotonica, magnonica este un subdomeniu de inginerie care își propune să avanseze tehnologiile informaționale când vine vorba de viteză, arhitectură a dispozitivelor și consum de energie. Un magnon corespunde cantității specifice de energie necesară pentru a modifica magnetizarea unui material printr-o excitație colectivă numită undă de spin.
Deoarece interacționează cu câmpurile magnetice, magnonii pot fi folosit pentru a codifica și transporta date fără fluxuri de electroni, care implică pierderi de energie prin încălzirea (cunoscută sub numele de încălzire Joule) a conductorului utilizat. După cum explică Dirk Grundler, șeful Laboratorului de Materiale Magnetice și Magnonice la scară nanometrică (LMGN) din Școala de Inginerie, pierderile de energie reprezintă o barieră din ce în ce mai serioasă în calea electronicii, pe măsură ce vitezele datelor și cerințele de stocare cresc.
„Cu la apariția AI, utilizarea tehnologiei de calcul a crescut atât de mult încât consumul de energie amenință dezvoltarea sa”, spune Grundler. „O problemă majoră este arhitectura de calcul tradițională, care separă procesoarele și memoria. Conversiile semnalelor implicate în mutarea datelor între diferite componente încetinesc calculul și risipă energie.”
Această ineficiență, cunoscută sub numele de perete de memorie sau Von Neumann, i-a pus pe cercetători în căutarea unor noi arhitecturi de calcul care să poată susține mai bine cerințele date mari. Și acum, Grundler crede că laboratorul său s-ar fi putut împiedica de un astfel de „Sfântul Graal”.
În timp ce făcea alte experimente pe o placă comercială de izolator ferimagnetic ytriu și fier granat (YIG) cu benzi nanomagnetice pe suprafața sa, LMGN Ph.D. studentul Korbinian Baumgaertl a fost inspirat să dezvolte dispozitive YIG-nanomagnet proiectate cu precizie. Cu sprijinul Centrului de MicroNanoTechnology, Baumgaertl a reușit să excite undele de spin în YIG la frecvențe specifice gigaherți folosind semnale de radiofrecvență și, în mod crucial, să inverseze magnetizarea nanomagneților de suprafață.
„Cele două orientări posibile. dintre acești nanomagneți reprezintă stările magnetice 0 și 1, ceea ce permite codificarea și stocarea informațiilor digitale”, explică Grundler.
Oamenii de știință și-au făcut descoperirea folosind un analizor de rețea vectorială convențional, care a trimis o undă de spin prin intermediul Dispozitiv YIG-nanomagnet. Inversarea nanomagnetului s-a produs numai atunci când unda de spin atinge o anumită amplitudine și putea fi apoi folosită pentru a scrie și a citi date.
„Putem arăta acum că aceleași unde pe care le folosim pentru procesarea datelor pot fi folosite pentru a comuta. nanostructurile magnetice, astfel încât să avem și stocare magnetică nevolatilă în același sistem”, explică Grundler, adăugând că „nevolatil” se referă la stocarea stabilă a datelor pe perioade lungi de timp, fără consum suplimentar de energie.
Este această capacitate de a procesa și stoca date în același loc, care oferă tehnicii potențialul său de a schimba paradigma actuală a arhitecturii de calcul, punând capăt separării ineficiente din punct de vedere energetic a procesoarelor și stocării în memorie și realizând ceea ce este cunoscut sub numele de calcul în memorie. .
Baumgaertl și Grundler au publicat rezultatele inovatoare în revista Nature Communications, iar echipa LMGN lucrează deja la optimizarea abordării lor.
„Acum, că am demonstrat că undele de spin scrieți date prin comutarea nanomagneților de la stările 0 la 1, trebuie să lucrăm la un proces pentru a-i comuta din nou - acest lucru este cunoscut sub numele de comutare cu comutare", spune Grundler.
El observă, de asemenea, că, teoretic, abordarea magnonică ar putea procesa date în intervalul teraherți al spectrului electromagnetic (pentru comparație, computerele actuale funcționează în intervalul mai lent gigaherți). Cu toate acestea, ei încă trebuie să demonstreze acest lucru experimental.
„Promisiunea acestei tehnologii pentru calcularea mai durabilă este uriașă. Cu această publicație, sperăm să întărim interesul pentru calculul bazat pe unde și să atragem mai mulți cercetători tineri în domeniul în creștere al magnonicii.”< /p>
Comentarii:
Adauga Comentariu