Imec rapporterer om gennembrud, der går videre til nanoskala spin-wave majoritetsporte

På den årlige konference om magnetisme og magnetiske materialer, imec, verdens førende forsknings- og innovationscenter inden for nano-elektronik og digitale teknologier, præsenteret banebrydende resultater, der understøtter opbygningen af ​​teknologirelevante majoritetsporte baseret på spinbølger. Rapporterer to branchens første resultater, der er afgørende for ultralow-power beyond-CMOS-teknologi, imec demonstrerede frembringelse og påvisning af spinbølger i magnetiske bølgeledere i submikronstørrelse med bølgelængder mindre end 350 nm, der kører over 10 mikrometer i en 500 nm bred bølgeleder, og foreslåede modeller for flertalsoperation i nanoskala spin-wave strukturer.

Spintronic majoritetsenheder er lovende alternativer til CMOS -teknologi til visse applikationer, for eksempel til regningskredsløb. Majoritetsporte er enheder, hvor outputets tilstand bestemmes af størstedelen af ​​input:hvis for eksempel mere end 50 procent af inputene er sande, output skal returnere true. Udgangen af ​​spin-wave majoritetsporten er derefter baseret på interferens fra flere spin-bølger, der formerer sig i en såkaldt spin-wave bus, eller bølgeleder. Når den er miniaturet ned til nanoskalaen, spin-wave majoritetsporte kunne muliggøre aritmetiske kredsløb, der er meget mere kompakte og energieffektive end CMOS-baserede kredsløb.

Imec, i samarbejde med University of Kaiserslautern og Paris-Sud University, studerede spin-wave udbredelse i en 10nm tyk magnetisk bølgeleder. Vigtigere, de fandt ud af, at spin bølger, begejstret af en RF-drevet antenne, kan rejse mere end 10 mikrometer i en 500 nm bred bølgeleder. I et andet forsøg, de udviklede en helelektrisk detektionsmetode til karakterisering af udbredende spinbølger i en magnetisk bus. Spinbølger med bølgelængder så små som 340nm kunne detekteres-mere end to gange mindre end tidligere opnåede industriresultater-og banede vejen mod skalerede spin-wave-ledninger.

Gennem mikromagnetiske simuleringer, driften af ​​en nanoskaleret gaffellignende spin-wave majoritetsstruktur blev demonstreret med succes. Ved disse små dimensioner, magneto-elektriske celler bruges i stedet for antenner til at ophidse og detektere spin-bølgerne. Den foreslåede detektionsordning tillod imec at fange majoritetsfaseresultatet af spinbølgeinterferensen på meget kort tid, hvilket var mindre end tre nanosekunder.

"Majoritetsporte med spin-wave med mikrostørrelser er tidligere blevet rapporteret, imidlertid, for at de er CMOS-konkurrencedygtige, de skal skaleres og håndtere bølger med bølgelængder i nanometerstørrelse, "sagde Iuliana Radu, fremtrædende medlem af teknisk personale, der koordinerer Beyond CMOS på imec. "Vi foreslår her en metode til at skalere disse spin-wave-enheder til nanometer-dimensioner. Dagens usædvanlige resultater vil åbne ruter mod at bygge spin-wave majoritetsporte, der lover at udkonkurrere CMOS-baseret logisk teknologi med hensyn til effekt og arealreduktion."