我們當中一定年齡的人仍然記得每一代新一代視頻游戲機的發(fā)布所帶來的圖形的巨大改進。與最初的 NES 相比，超級任天堂是一個巨大的飛躍，與超級任天堂相比，任天堂 64 同樣是一個巨大的升級。但如今，當更新的硬件發(fā)布時，很難區(qū)分新舊。

計算技術(shù)仍在快速發(fā)展，但這一領(lǐng)域也開始出現(xiàn)越來越多的類似感覺。今年的處理器似乎沒有像過去的升級那樣提供性能的巨大飛躍。這種速度放緩的部分原因是我們開始挑戰(zhàn)底層硬件的物理限制。特別是蝕刻在芯片硅中的晶體管現(xiàn)在非常小，以至于我們正在接近原子尺度。

撞墻

隨著硅基晶體管的不斷縮小，它們面臨著量子隧道效應(yīng)等挑戰(zhàn)，其中電子會自發(fā)泄漏，導致錯誤并增加功耗。正是出于這個原因，麻省理工學院的一組工程師開始將目光投向硅之外。如果他們是對的，那么計算的未來可能會建立在磁性半導體的基礎(chǔ)上。

具體來說，該團隊使用磁性半導體材料而不是傳統(tǒng)硅創(chuàng)造了一種新型晶體管。晶體管是電子產(chǎn)品的基本開關(guān)，控制從智能手機到超級計算機的所有設(shè)備的電流。幾十年來，硅在這一作用中發(fā)揮了很好的作用。但隨著設(shè)備制造商推動更小、更快、更節(jié)能的硬件，硅的局限性變得越來越難以忽視。

該團隊的工作圍繞著用二維磁性半導體溴化鉻硫 （CrSBr） 取代硅。這種材料具有不尋常的特性：它的磁性直接影響它的導電方式。這使得不僅可以通過電壓來控制晶體管，就像在當今的芯片中一樣，還可以通過縱磁態(tài)來控制晶體管。這種磁性和半導體物理學的融合為能夠以較低功率運行甚至在晶體管本身內(nèi)存儲信息的設(shè)備打開了大門。

具有磁性吸引力的解決方案

一個主要優(yōu)點是 CrSBr 允許晶體管在“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間干凈地切換，能量遠低于硅。過去開發(fā)的大多數(shù)磁性晶體管只能對電流產(chǎn)生微弱的影響，通常會改變電流百分之幾。相比之下，這種設(shè)計將電流改變了十倍，這一飛躍表明現(xiàn)實世界的應(yīng)用可能即將出現(xiàn)。

這種方法的另一個優(yōu)點是有可能將內(nèi)存和邏輯合并到單個設(shè)備中。傳統(tǒng)的計算機架構(gòu)需要單獨的組件：存儲數(shù)據(jù)的存儲單元和處理數(shù)據(jù)的晶體管。該晶體管可以同時執(zhí)行這兩個角色，從而簡化電路設(shè)計并提高效率。

展望未來，研究人員計劃通過開發(fā)擴大生產(chǎn)規(guī)模和制造這些晶體管陣列的方法來完善這項技術(shù)。如果成功，這項技術(shù)有朝一日可能會幫助我們加快創(chuàng)新步伐。