Polovodičům zvoní hrana

14. leden 2006

Elektronika dnes vypadá jako království polovodičů. Na obzoru se však objevila technologie, která může jejich hegemonii ohrozit. Čipy využívající nanomagnety předznamenávají programovatelný hardware. O výzkumu informoval časopis NewScientist.

Před pěti lety si vědci z Imperial College v Londýně povšimli, že struktury vyrobené z nanomagnetů dokáží jednoduchým způsobem zpracovávat informace, stejně jako logické obvody vyrobené polovodičovou technologií. Pole sousedních nanomagnetů ve struktuře se totiž vzájemně ovlivňují, což umožňuje jejich reakci na procházející elektrický proud.

Tento poznatek zužitkoval tým Alexandra Imreho z univerzity v Indianě. Ve zdejším středisku nanotechnologie vznikly první univerzální logické obvody. Jejich kombinováním se dají vytvořit i složité výpočetní struktury včetně mikroprocesorů. Podle matematických modelů by procesor vyrobený podobnou technologií pracoval s frekvencí až 100 MHz. V porovnání se současnými klasickými procesory je to sice poměrně málo, ale model zatím počítá pouze s relativně velkými nanomagnety (řádu stovek nanometrů). Další zmenšování elementárních magnetických jednotek pak umožní i zvýšení rychlosti procesorů.

Procesor fungující na základě vzájemné interakce magnetických polí a procházejícího proudu má však oproti klasické polovodičové technologii zásadní výhodu. Za chodu se dá upravovat jeho vnitřní architektura. Tedy přesněji, dá se využívat vždy novým způsobem. To by zásadně změnilo filozofii programování. Doposud se počítačové programy připravují v závislosti na hardwaru. U nanomagnetových počítačů by software přímo ovlivňoval hardware a jeho chování. To by ve svém důsledku zvýšilo efektivnost výpočetních systémů.

Masová výroba podobných počítačů je však ještě hodně vzdálená. Mezi největší problémy spojené s novou technologií patří především teplo. To vzniká ve všech elektrických zařízeních při průchodu elektrického proudu. Velké množství tepla však může demagnetizovat elementární jednotky, a tím procesor zničit. Vědci proto hledají nejvhodnější kovové slitiny odolávající vysokým teplotám, ze kterých by se daly nanomagnety vyrábět.

Využití magnetů ve výpočetní technice nepředstavuje nový nápad. Už velké sálové počítače využívaly tzv. feromagnetické paměti, ve kterých se informace uchovávaly pomocí feritových prstenců s průměrem asi jeden milimetr. Jejich současnu obdobou jsou paměti MRAM (Magnetic Random Access Memory). Nanomagnetové procesory však představují první využití známého jevu pro výpočetní účely, nikoli jenom pro uchovávání dat.

autor: Luboš Veverka
Spustit audio