传统芯片正被新技术不断超越，英特尔最近一项名为“自旋电子学”(Spintronics)的技术取得了颇多进展。据悉，该技术可以大幅提升用户手机、笔记本电脑和智能手表的运行效率。

　　研究人员在《Nature》论文中，具体宣传了搭载这种技术的消耗较低功率的小型电子产品。

　　(图源：CNet)

　　英特尔和加州大学伯克利分校的研究人员周一描述了这种“自旋电子学”技术，它可以将芯片元件尺寸缩小到目前尺寸的五分之一，同时将功耗降低90-97%。

　　如果成功实现商业化，这将对全球的芯片业务产生很大影响，将帮助芯片产商们稳定地提高处理能力和性能。目前，数十亿美元的芯片处理器销售受到威胁，更不用说极度依赖计算机核心的那些部分，而研究人员们正寻找更多的芯片替代技术。

　　今天的计算机芯片使用称为晶体管的微小开关开关，通过启动或停止电子流来处理数据。自旋电子学提供了一种执行类似工作的方法，但具有更小、更节能的组件。

　　英特尔组件研究集团的项目负责人Sasikanth Manipatruni在一份声明中说：“我们正在努力引发工业界和学术界对下一代晶体管的创新浪潮。”

　　自旋是一种量子力学性质，可以使电子的运动表现得像北极和南极的微小磁铁。其方向可以在某一场域内被操纵，以存储和处理数据。英特尔-伯克利团队的论文探讨的主要是使用自旋电子学创建计算机逻辑。

　　多年来，自旋电子学一直是处理器研究的一个有前途的途径。实际上，使自旋电子学驱动的计算机设备实用且价格合理仍然需要几年的时间。英特尔经常与学术研究人员合作，开展尚未做好制造准备的早期基础研究。

　　打破当下传统芯片“天花板”

　　几十年来，芯片依赖于称为互补金属氧化物半导体或CMOS的技术。虽然CMOS电子元件仍遵循摩尔定律，但随着元件大小越来越接近单个原子尺寸，局限性不可避免。

　　事实上，英特尔在引领行业数十年之后一直在努力实现这种体积的“小型化”精简。但即使像三星和台积电这样的芯片制造商业也会遇到这些限制。

　　可以使用称为自旋电子学的技术操纵铋氧化铁的晶体来存储和处理数据。

　　英特尔-伯克利团队的此项合作——称为“磁电旋转轨道”(MESO)逻辑器件，涉及旋转，其中包含称为多铁(multiferroics)的非常规材料。具体而言，它使用氧、铋和铁原子的晶格，提供有利的电和磁特性，因此外力可以存储信息并在以后读取。

　　它需要比CMOS晶体管更少的功率来将晶体从一种状态切换到另一种状态——从0到1或返回。研究人员表示，由于他们在不需要主动供电的情况下储存信息，因此他们在闲置时提供更节能的睡眠状态。

　　也就是说，目前计算机芯片均采用晶体管处理数据。自旋电子学也可以实现类似的功能，但需要的组件更小更节能。

　　最近对传统芯片的速度提升，很大程度上是因为芯片工程师一直在投资专用芯片引擎，如用于图形或人工智能计算的引擎，但通用计算速度的提升，将有助于更广泛地加速软件。