Microfotografia das portas lógicas magnéticas 3D, cada uma contendo três ímãs de entrada e um ímã de saída. Os números representam os estados de magnetização – os bits. [Imagem: Eichwald, et al. – 10.1088/0957-4484/25/33/335202]
Pilhas de nanoímãs podem fazer os supercomputadores serem mais rápidos sem consumir a energia de uma cidade inteira.
A ideia para o futuro é substituir os transistores tradicionais por ímãs em nanoescala.
Explorando o magnetismo, pode-se fazer os cálculos consumindo uma fração da energia necessária para manter os transistores sempre ativos.
Nos processadores atuais, os bits de informação – 0s e 1s – são representados por correntes elétricas fluindo através de bilhões de transistores, cada um com sua própria fiação.
Mas ímãs podem fazer o mesmo apenas mudando a orientação dos seus pólos: apontar para o norte pode representar um 1, enquanto apontar para o sul pode representar um 0.
Inverter a polaridade de um ímã requer menos energia do que fazer uma corrente elétrica fluir através de um fio, de forma que, nesse conceito, é necessário menos energia para que o processador funcione.
Os nanomagnetos já estão sendo colocados em uma camada na superfície dos microchips.
Mas, para mostrar todo o seu potencial, eles precisam de espaço extra – fabricar os nanoímãs em 3D é fundamental para que eles possam rivalizar com a densidade dos transistores (transistores por área) que se obtém nos processadores atuais.
Observe a dimensão da “área de computação” (Computing area), mostrando as possibilidades de miniaturização da lógica magnética. [Imagem: Eichwald, et al. – 10.1088/0957-4484/25/33/335202]
Chips magnéticos 3D
Agora, Irina Eichwald e seus colegas da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha, descobriram como fabricar um chip com até 100 camadas de nanomagnetos.
A equipe construiu uma porta lógica, um dos blocos básicos essenciais de um processador, a partir de matrizes de nanomagnetos empilhadas.
Em vez de fios, ímãs colocados acima do chip induzem campos magnéticos. Em resposta, os nanoímãs empilhados alteram sua orientação um após o outro, como peças de dominó, o que permite executar operações reais.
A grande vantagem é que, enquanto um transístor precisa ser fisicamente conectado ao outro por meio de fios, os nanomagnetos influenciam-se sem a necessidade de fiação.
Nos primeiros testes, o chip magnético consumiu apenas 1/35 da energia de um transístor.
“Um grande número de processos de computação agora pode ser feito simultaneamente com baixo consumo de energia, uma vez que você não precisa dos fios de conexão que os transistores precisam. Você só precisa gerar um campo magnético através do chip,” diz Eichwald.
A seguir será necessário avaliar a confiabilidade do chip magnético, uma vez que é necessário garantir que os nanomagnetos não interfiram com as operações uns dos outros, além de diminuir o tamanho das portas lógicas magnéticas, que têm cerca de 500 nanômetros no protótipo.
Bibliografia:
Majority logic gate for 3D magnetic computing
Irina Eichwald, Stephan Breitkreutz, Grazvydas Ziemys, György Csaba, Wolfgang Porod, Markus Becherer
Nanotechnology
Vol.: 25 Number 33
DOI: 10.1088/0957-4484/25/33/335202
http://doi.org/tz3
Autor: New Scientist
