3D自旋電子芯片 讓信息實(shí)現(xiàn)立體化流動(dòng)

現(xiàn)有微芯片的數(shù)據(jù)傳輸模式是非常單一的——不是從左向右傳就是從前向后傳，逃不出一個(gè)二維平面，而據(jù)果殼網(wǎng)報(bào)道，英國(guó)劍橋大學(xué)的物理學(xué)家們首次創(chuàng)造出了一種新型的3D微芯片，可以讓信息在三個(gè)維度之間進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。這份研究報(bào)告發(fā)表于昨天刊出的《自然》雜志上。

論文的主要作者之一，ReinoudLavrijsen博士說(shuō)：“現(xiàn)在的芯片就像是平房，所有的事情都發(fā)生在同一個(gè)‘樓層’上，而我們所做的就是創(chuàng)造出了‘樓梯’，讓信息能夠在不同的‘樓層’之間進(jìn)行傳輸。”

研究者們相信，讓信息擺脫在單一層面?zhèn)鬏數(shù)默F(xiàn)狀，轉(zhuǎn)而在不同層面之間傳輸，未來(lái)這樣的3D芯片可以提供更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。

目前的存儲(chǔ)芯片基本都是采用電子保存數(shù)據(jù)，而硬盤中則利用磁性記錄數(shù)據(jù)，這次研究將這兩種方法進(jìn)行了融合。為了完成這次研究，劍橋大學(xué)的科學(xué)家們使用了一種特殊的芯片——自旋電子芯片。與大部分利用電荷的傳統(tǒng)芯片不同，這種芯片利用的是電子本身微小的磁矩。現(xiàn)在自旋電子芯片已經(jīng)被越來(lái)越多地應(yīng)用在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，業(yè)界也普遍認(rèn)為這種芯片將在不久的未來(lái)成為通用的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)芯片。

為了制作出3D微芯片，研究人員使用了一種仍處于實(shí)驗(yàn)階段的“濺射”技術(shù)，將鈷原子、鉑原子和釕原子在硅芯片上像三明治一樣重疊起來(lái)。其中，鈷和鉑原子存儲(chǔ)數(shù)字信息的方式與傳統(tǒng)硬盤類似，而釕原子則在其中充當(dāng)了“信使”的角色，讓住在不同“樓層”的鈷和鉑原子能夠互相通信。

之后，研究人員可以借助一種名為“磁光克爾效應(yīng)”(MOKE)的激光技術(shù)探測(cè)不同“樓層”中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)的傳輸則是通過(guò)開關(guān)磁場(chǎng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了確認(rèn)結(jié)果的正確性，他們還使用了一種不同的測(cè)量方法。

本項(xiàng)研究的帶頭人，劍橋大學(xué)物理系卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的RussellCowburn教授說(shuō)：“這樣制作出來(lái)的‘樓梯’的每一節(jié)‘臺(tái)階’只有幾個(gè)原子的高度。借助納米科技，我們非常驚奇的發(fā)現(xiàn)我們不僅可以精確地構(gòu)建出樓梯的結(jié)構(gòu)，還可以用先進(jìn)的激光儀器觀察到數(shù)據(jù)是怎么一步一步‘爬’上這些‘納米樓梯’的。”

Cowburn教授最后說(shuō)道：“這是材料科學(xué)力量的一個(gè)精彩范例。以前，如果我們要實(shí)現(xiàn)這樣的效果，只能借助一系列的電子晶體管。而現(xiàn)在，只需通過(guò)對(duì)不同元素進(jìn)行組合和利用我們就能完成。這是21世紀(jì)人們的創(chuàng)造方式——利用元素和材料最基本的力量創(chuàng)造出前所未有的新功能。”