الدوران المداري المغناطيسي الكهربائي

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

تقنية الدوران المداري المغناطيسي الكهربائي ( MESO ) هي تقنية مصممة لبناء دوائر متكاملة قابلة للتطوير ، وتعمل بمبدأ تشغيل مختلف عن أجهزة CMOS مثل MOSFETs، وقد اقترحتها شركة إنتل [ 1 ] ، وهي متوافقة مع تقنيات وآلات تصنيع أجهزة CMOS. [ 2 ] [ 3 ]

تعمل أجهزة MESO من خلال اقتران التأثير الكهرومغناطيسي مع اقتران الدوران المداري . [ 3 ] تحديدًا، يُحدث التأثير الكهرومغناطيسي تغييرًا في المغنطة داخل الجهاز نتيجةً لحقل كهربائي مُستحث، والذي يمكن قراءته بواسطة مُكوّن اقتران الدوران المداري الذي يُحوّله إلى شحنة كهربائية. [ 4 ] [ 3 ] تُشابه هذه الآلية طريقة عمل جهاز CMOS حيث تعمل أقطاب المصدر والبوابة والمصب معًا لتشكيل بوابة منطقية.

اعتبارًا من عام 2020، كانت هذه التقنية قيد التطوير من قبل شركة إنتل وجامعة كاليفورنيا في بيركلي . [ 5 ] وقد أثبتت التجربة الأولى، التي أُجريت في عام 2020 في مشروع nanoGUNE، إمكانية استخدام اقتران الدوران المداري لتطبيق تقنية MESO. [ 6 ]

أداء

قبل طرح تقنية MESO، قيّمت إنتل 17 بنيةً مختلفةً للأجهزة بهدف تجاوز حدود تقنية CMOS، وذلك للتغلب على تحديات التصغير التي تواجه أجهزة CMOS، مثل ترانزستورات MOSFET المستخدمة في الدوائر المتكاملة. ولأغراض الاختبار، صُممت هذه البنى باستخدام عمليات إنتاج متوافقة مع تلك المستخدمة في أجهزة CMOS، نظرًا لضرورة استخدام بعض أجهزة CMOS للربط مع الدوائر الأخرى، ولتوفير إشارة الساعة للدائرة المتكاملة، ولإعادة استخدام معدات الإنتاج الحالية. شملت الاختبارات ترانزستورات النفق FET ، ووصلات pn المصنوعة من الجرافين ، و ITFET ، وBisFET، و spinFET ، ومنطق الدوران الكامل، ومذبذبات عزم الدوران الدوراني ، ومنطق جدار المجال ، وأغلبية عزم الدوران الدوراني، وثلاثية عزم الدوران الدوراني، وجهاز الموجة الدورانية، ومنطق المغناطيس النانوي، ومنطق الدوران الشحني، وترانزستورات piezo FET، وMITFET، و FeFET ، وترانزستورات السعة السالبة FET. وقد تبين أنه لا يوجد أي منها يوفر خصائص أداء محسّنة واستهلاكًا أقل للطاقة مقارنةً بتقنية CMOS. بحسب موقع VentureBeat ، أظهرت عمليات المحاكاة أن أجهزة MESO، عند استخدامها مع وحدة حساب ومنطق 32 بت، توفر أداءً أعلى (سرعة معالجة بوحدة TOPS لكل سنتيمتر مربع ) وكثافة طاقة أقل من أجهزة CMOS HP، التي حققت أعلى أداء بين جميع الأجهزة الأخرى باستثناء MESO. [ 7 ] [ 2 ]

بالمقارنة مع تقنية CMOS، تتطلب دوائر MESO طاقة أقل للتبديل، وتتميز بجهد تشغيل منخفض، وكثافة تكامل أعلى، بالإضافة إلى خاصية عدم التلاشي التي تسمح باستهلاك منخفض للغاية للطاقة في وضع الاستعداد. كما أن الطاقة اللازمة لتبديل أجهزة MESO تتناقص مكعبياً مع كل تصغير بمقدار الضعف. [ 3 ] هذه الميزات تجعل تقنية MESO خياراً جذاباً لاستبدال أجهزة CMOS في تصميم البوابات والدوائر المنطقية المستقبلية في الدوائر المتكاملة، حيث يمكنها تحسين أدائها وخفض استهلاكها للطاقة.

تُشكل المواد اللازمة تحديًا كبيرًا في عمليات كتابة المواد الكهرومغناطيسية. في السنوات الأخيرة، بُذلت جهودٌ حثيثة في الأوساط العلمية لتفعيل التأثيرات الكهرومغناطيسية في البنى النانوية (الأغشية الرقيقة). تكمن المشكلة الرئيسية في أن المواد الكهروإجهادية تفقد خصائصها الكهروإجهادية عند تحويلها إلى أغشية رقيقة، مما يزيد من صعوبة تحقيق اقتران عالي الكفاءة بين الكهروإجهادية والكهروإجهادية في الأنظمة النانوية.

حجم الميزة [نانومتر] [ 3 ]جهد التغذية [مللي فولت] [ 3 ]طاقة التبديل [جول] [ 3 ]
CMOS10100 - 700300 × 10 −18
ميزو1010 - 10010 × 10 −18

مراجع

  1. ↑ "قد تصل بنية MESO الجديدة كليًا من إنتل في غضون بضع سنوات" . 22 فبراير 2019.
  2. 1 2 "إنتل تتطلع إلى ما هو أبعد من تقنية CMOS إلى تقنية MESO" . 14 يناير 2022.
  3. 1 2 3 4 5 6 7 مانيباتروني، ساسيكانث؛ نيكانوف، ديمتري إي.؛ لين، تشيا-تشينغ؛ غوسافي، تاناي أ.؛ ليو، هويتشو؛ براساد، بهاغواتي؛ هوانغ، ين-لين؛ بونتوريم، إيفرتون؛ راميش، رامامورثي؛ يونغ، إيان أ. (2018). "منطق الدوران المداري المغناطيسي الكهربائي القابل للتطوير والموفر للطاقة". مجلة نيتشر . 565 (7737): 35-42 . doi : 10.1038 / s41586-018-0770-2 . PMID 30510160. S2CID 54444242 .  
  4. ↑ لين، تشيا-تشينغ؛ غوسافي، تاناي؛ نيكانوف، ديمتري إي.؛ هوانغ، ين-لين؛ براساد، بهاغواتي؛ تشوي، وونيونغ؛ فام، فان تونغ؛ غروين، إنجي؛ تشين، جون-يانغ؛ دي سي، ماهيندرا؛ ليو، هويتشو؛ أوغوز، كان؛ ووكر، إميلي إس؛ بلومبون، جون؛ بوفورد، بنجامين؛ نايلور، كارل إتش.؛ وانغ، جيان-بينغ؛ كازانوفا، فيليكس؛ راميش، رامامورثي؛ يونغ، إيان إيه. (2019). "عرض تجريبي لوحدات بناء متكاملة مغناطيسية-كهربائية ودورانية مدارية تُنفذ منطقًا موفرًا للطاقة". اجتماع IEEE الدولي لأجهزة الإلكترونيات 2019 (IEDM) . الصفحات 37.3.1–37.3.4. دوى : 10.1109/IEDM19573.2019.8993620 . رقم ISBN  978-1-7281-4032-2. S2CID 211210115 . 
  5. ↑ "كيف يمكن لبنية 'MESO' الكمومية الجديدة أن تحل محل CMOS" . DesignNews. 10 يناير 2019. تاريخ الاسترجاع: 27 يوليو 2019 .
  6. ^ فام، فان تونج. جروين، إنجي؛ مانيباتروني، ساسيكانث؛ تشوي، وون يونغ؛ نيكونوف، ديمتري E.؛ ساجاستا، إدورني؛ لين، تشيا تشينغ؛ جوسافي، تاناي أ؛ مارتي، آلان؛ هويسو، لويس E.؛ يونغ ، إيان أ. (يونيو 2020). “قراءات الحالة المغناطيسية ذات المدار الدوراني في الهياكل النانوية المغناطيسية / المعدنية الثقيلة” . إلكترونيات الطبيعة . 3 (6): 309– 315. أرخايف : 2002.10581 . دوى : 10.1038/s41928-020-0395-y . ISSN 2520-1131 . S2CID 211296841 .  
  7. ↑ "إنتل تُظهر الحياة ما وراء تقنية CMOS" . 3 أبريل 2017.