США создали транзистор без электронов. Скорость вырастет в 1000 раз

Ученые Мичиганского университета и Университета Висконсина представили концепт магнитно-акустического транзистора M3BOLT, работающего без переноса электрического заряда. По оценкам разработчиков, эта технология способна ускорить вычисления в 100–1000 раз по сравнению с современными кремниевыми решениями. Проект уже получил около 6 млн долларов от DARPA в рамках программы Fast and Curious.

Физика процесса здесь кардинально отличается от привычной нам логики. В основе устройства лежит сэндвич из сегнетоэлектрического кристалла PMN-PT и тонкой пленки магнитного сплава железа с галлием (FeGa). При подаче электрического поля атомы в нижнем слое смещаются, передавая механическую деформацию наверх. В результате в магнитном слое меняется ориентация моментов, и по пленке бегут магнонные волны. Грубо говоря, информация передается через колебания спинов и акустические возмущения, а не через движение электронов.

Для кодирования нулей и единиц инженеры предлагают использовать два состояния материала. Магнонная волна соответствует единице. Подавление магнитных колебаний и переход к фононной волне означает ноль. Такой подход позволяет работать на терагерцовых частотах, оставляя современные гигагерцовые процессоры далеко позади. Более того, ориентация магнитных моментов сохраняется даже после отключения питания.

На практике подобные гибридные архитектуры часто сталкиваются с проблемами на стыке материалов. Те, кто работал с многослойными гетероструктурами, знают: пограничные состояния и микроскопические дефекты на границе раздела слоев способны полностью убить передачу сигнала. Именно поэтому команда из Висконсина сейчас плотно занимается моделированием физических процессов и влияния этих самых дефектов. Данные могут уточняться по мере создания первых физических прототипов.

Затея выглядит амбициозно, но сроки внедрения отрезвляют. DARPA ставит задачу превзойти современные CMOS-решения по энергоэффективности минимум в 100 раз. Сами исследователи верят в тысячекратный отрыв. Однако раньше середины 2030-х годов конкретных коммерческих результатов от этой технологии ждать не стоит.

Тем временем традиционная полупроводниковая отрасль продолжает выжимать максимум из привычных методов. Недавний независимый анализ процессора Intel Panther Lake показал, что новый техпроцесс 18A с транзисторами RibbonFET и системой питания PowerVia лишь догнал по плотности логики решения TSMC N3E. Индустрия пока буксует на физических пределах миниатюризации, где туннелирование электронов через закрытые переходы становится неконтролируемым.

Что из этого выйдет — вопрос.

Никита Карпов

Главный редактор

Пишу о гаджетах, нейросетях и том, как технологии меняют нашу жизнь. Проверяю всё на себе, чтобы вы не тратили деньги зря.