«Грань хаоса» может стать революцией в микроэлектронике

Используя металлическую проволоку на полустабильном материале, этот метод позволяет длинным металлическим линиям действовать как сверхпроводники и усиливать сигналы, устраняя необходимость в транзисторных усилителях и снижая энергопотребление.

Революция в проектировании микросхем на грани хаоса

Ушибленный палец ноги немедленно посылает болевые сигналы в мозг через несколько метров аксонов, которые состоят из высокорезистивного биоматериала. Эти аксоны работают по принципу, известному как «край хаоса» или полустабильность, что позволяет им быстро и точно передавать информацию. Настоящее исследование демонстрирует грань хаоса в действии в искусственной системе, показав проведение электричества через неорганический материал. Как правило, край хаоса усиливает любой шум. Однако, по удивительному стечению обстоятельств, металлический провод, помещенный поверх материала на краю хаоса, не только проводил, но и усиливал полезные сигналы. Этот метод эффективно противодействует резистивным потерям в металле, которые обычно ухудшают целостность сигнала. Современные электронные чипы состоят из многочисленных компонентов и обширной металлической проводки, известной как межсоединения. Длинные проводники приводят к значительным потерям сигнала, что приводит к значительному снижению мощности микросхемы. Традиционное решение заключалось в том, чтобы разделить эти проводники на более короткие сегменты и включить между ними транзисторы для усиления и ретрансляции ослабленных сигналов.

Новый подход устраняет необходимость в транзисторных усилителях и позволяет достичь не только сверхпроводникового нулевого электрического сопротивления, но и усилить слабые сигналы. Такие достижения могут радикально упростить конструкцию чипов и значительно повысить эффективность.

Совершенствование передачи сигналов в электронике

Электрические сигналы, проходящие по металлическим проводникам, теряют энергию из-за присущего металлу сопротивления. Чтобы компенсировать это, традиционные методы требуют многократного разрушения проводника для вставки усилителей-ретрансляторов сигнала. Этот метод, используемый уже более века, налагает ограничения на производительность современных, плотно соединенных между собой чипов. В отличие от этого, в этой работе представлен новый подход, основанный на использовании полустабильной грани хаоса (EOC), режима, который ученые теоретизировали, но ранее не демонстрировали. Этот режим поддерживает активную передачу сигнала, аналогичную самоусилению, наблюдаемому в биологических аксонах.

Использование полустабильной грани хаоса для эффективной электроники

Электрически воздействуя на спиновой кроссовер в кобальтите лантана (LaCoO₃), исследователи изолировали полустабильный EOC и вызвали отрицательное сопротивление и усиление сигнала в металлической линии передачи без необходимости в отдельных усилителях, при нормальных температурах и давлениях. Тепловое картирование показало, что энергия, используемая для поддержания EOC, не полностью теряется в виде тепла, а частично перенаправляется на усиление сигнала, тем самым обеспечивая непрерывную активную передачу и потенциально революционизируя конструкцию и производительность чипов.

Источник: https://scitechdaily.com/next-gen-electronics-breakthrough-harnessing-the-edge-of-chaos-for-high-per...