Наука

Российские ученые создали уникальный материал для электроники будущего

Ученые из Курчатовского института создали двумерный материал, который можно использовать при разработке инновационных электронных устройств.

Разработчики вычислительной техники во всем мире подошли к физическому пределу уменьшения размеров электронных устройств — при сверхмалых размерах элементов микросхемы — наноразмерах — проявятся квантовые эффекты, и транзисторы попросту не будут работать. Кроме того, проявится проблема скорости передачи данных от транзистора к транзистору. Пределом здесь является сама скорость света, с которой передаются электрические сигналы. Еще одной важной проблемой является необходимость охлаждения.

Современная электроника базируется на кремниевом транзисторе, способном находиться в состоянии ноля или единицы. В будущем эти параметры будут задаваться так называемым спином электрона, его квантовым состоянием, которое в определенных условиях тоже может принимать ровно одно из двух значений.

Спинтроника приведет к уменьшению размеров электронных приборов, а также решению проблемы постоянного охлаждения.

Все это станет возможным, если создать такой спинтронный материал, который позволил бы безболезненно интегрировать новую технологию в существующую кремниевую электронику.

Ученым Курчатовского института первым удалось создать такой материал. Разработка представляет собой тончайшую пленку магнита толщиной от одного до нескольких атомных слоев, позволяющего выстроить спины электронов в одном направлении и реализовать на его основе спинтронную технологию.

По словам руководителя лаборатории новых элементов наноэлектроники Курчатовского комплекса НБИКСприродоподобных технологий, доктора физико-математических наук, профессора Вячеслава Сторчака, переход электроники на спинтронные технологии займет около 20 лет, а процесс уменьшения размеров электронных устройств и увеличения их быстродействия продолжится, несмотря на столкновение с физическими барьерами.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.

Источник: http://umstrana.ru/article/v-rossii...erial-dlya-elektroniki-budushchego/

Вступай в наши группы и добавляй нас в друзья :)

Поделись позитивом в своих соцсетях

Другие публикации по теме

электроника, спинтроника, Курчатовский институт, новый материал

10
Захарка
26.06.1807:58:00

Новость, конечно, хорошая, но темпы внедрения подобных разработок в нашей стране удручают. С проблемами неработоспособности транзисторов из-за проявления квантовых эффектов специалисты в области микроэлектроники сталкиваются в последнее время каждый раз, когда идёт переход на новый, более тонкий техпроцесс изготовления интегральных схем. Возможно, разработка Курчатовцев позволит одним махом решить эту проблему, но внедрение технологии будет явно не у нас, так как в самом Курчатовском институте самый тонкий техпроцесс изготовления — 250 нм, а наиболее продвинутый во всей стране — 65 нм, да и то хз, внедрили его или нет. А квантовые эффекты наиболее сильно себя проявляют при использовании техпроцесса в 14-16 нанометров и меньше.

#1047575 ↑
8
Виктор Гюго
26.06.1810:09:03

Иллюстрация в лютом диссонансе с содержимым и с заголовком. Но новости плюс, конечно.

#1047584 ↑
0
Byvalnyi
26.06.1813:59:32

на кремниевом транзисторе, способном находиться в состоянии ноля или единицы
Только кремневый, а вот германиевый уже не может быть 1, только нулем

#1047631 ↑
1
Ветер
26.06.1814:13:20

новости плюс… но вот о чем я подумал… весь мир, по крайней мере наиболее развитые страны, с конца тридцатых годов кинулся изобретать вычислительные системы различных видов, и с разной математикой, и в конце концов пришел к двоичной математике, убив при этом практически все другие направления… ну в 40-80 годах прошлого века это было понятно, кроме математики решала практика, а на практике реализовать двоичный триггер оказалось намного проще, чем другие разновидности электронных схем… но вот в наше время, все ли так однозначно? почему бы не вернуться к десятеричной математике? ведь быстродействие сравнимых по тактовой частоте схем, сразу повысится почти на порядок, опять же увеличит быстродействие отсутствие необходимости преобразования десятеричного в двоичный вид и обратно, то есть и программы будут работать быстрее… можно ведь попробовать оптические системы основанные на разных цветах света, это уже как минимум семеричная система, ну или другие варианты… искать нужно, понятно что проторенной дорожкой идти проще, опять же не надо заново придумывать и делать кучу программ, но это экстенсивный путь, причем человечество уже уперлось в преграду, квантовые проявления… значит тупо будут расширять вширь, добавлять ядра в процессорах… кароче нужно революционное открытие, так и передайте нашим ученым…

#1047633 ↑

0
DKerr
26.06.1814:44:52

Как раз в спинтронике и квантовых компьютерах может быть много состояний, но я так понимаю, что для интергации в существующую технологическую экосистему нужно начинать с 0/1, иначе нужно сразу с нуля вообще все допиливать

#1047646 ↑

0
Виктор Гюго
26.06.1820:48:45

необязательно. троичная у тебя арифметика или пятиричная — языкам высокого уровня предельно всё равно. ну немного легаси в виде типов будет. Опенсорс с этим справится быстро.

#1047757 ↑

-1
~~lowly cook~~
26.06.1815:00:24

опять же увеличит быстродействие отсутствие необходимости преобразования десятеричного в двоичный вид и обратно,
Нет никакого преобразования из двоичного и обратно.
Математике все равно в какой системе исчисления работать.
Поэтому
Ведь быстродействие сравнимых по тактовой частоте схем, сразу повысится почти на порядок
это утверждение не соответствует действительности.

Отредактировано: Антон Смоленский~15:00 26.06.18

#1047651 ↑

1
Ветер
26.06.1815:14:13

Нет никакого преобразования из двоичного и обратно.
то есть вы утверждаете, что конечный потребитель — человек, влет воспринимает двоичный код?
Математике все равно в какой системе исчисления работать.
математике то может и все равно, хотя это утверждение спорно, учитывая что для одних и тех же вычислений в двоичном коде необходимо произвести больше действий, а больше действий — больше времени затратить… но вот железу то уж точно не все равно… для одного разряда в десятичной системе, необходимо минимум три в двоичной…
Поэтому
Ведь быстродействие сравнимых по тактовой частоте схем, сразу повысится почти на порядок
это утверждение не соответствует действительности.
что не соответствует действительности? что повысится быстродействие?

#1047656 ↑

-1
~~lowly cook~~
26.06.1815:16:37

то есть вы утверждаете, что конечный потребитель — человек, влет воспринимает двоичный код?
Визуализация циферки не суть какая сложная операция.
математике то может и все равно, хотя это утверждение спорно, учитывая что для одних и тех же вычислений в двоичном коде необходимо произвести больше действий
Столько же, нужно больше логических элементов, но работают они одновременно. Это вопрос быстродействия вентилей и времени распространения сигнала (бита переноса между вентилями), а не сложности вычислений.
Чтобы говорить о быстродействии — нужно понимать скорость работы этого гипотетического 10 ричного вентиля. Это не вопрос математики.
что не соответствует действительности? что повысится быстродействие?
Так точно.

Отредактировано: Антон Смоленский~15:22 26.06.18

#1047657 ↑

1
Ветер
26.06.1815:24:24

Визуализация циферки не суть какая сложная операция.
да какая бы ни была простая, сам факт ее наличия уже лишнее время и действие…
Столько же, нужно больше логических элементов, но работают они одновременно.
ложь абсолютная, даже умножение в двоичной математике заменяется сложением, про прочее не говорю…
что не соответствует действительности? что повысится быстродействие?
Так точно.
опять же ложь…
не совсем понял ваши посты, учитывая вашу историю на этом сайте, у меня создалось представление о вас, как о человеке имеющем отношение к программированию и вычислительной технике… и ваши комменты воспринимаю как попытку «поумничать» от скуки…

Отредактировано: Ветер~15:26 26.06.18

#1047658 ↑

-1
~~lowly cook~~
26.06.1815:29:56

не совсем понял ваши посты, учитывая вашу историю на этом сайте, у меня создалось представление о вас, как о человеке имеющем отношение к программированию и вычислительной технике… и ваши комменты воспринимаю как попытку «поумничать» от скуки…
Я железячник и ПЛИСовод.
В данном контексте важно именно второе, чтобы понимать что спорить со мной на эту тему как минимум странно. Просто я знаю как это происходит на уровне логических вентилей микросхемы. То есть в самом низу.

Отредактировано: Антон Смоленский~15:30 26.06.18

#1047661 ↑

1
Ветер
26.06.1815:39:52

да вы можете быть кем угодно, а я могу написать что я Джон Буль или Виннер, и возможно вы удивитесь, но я тоже знаю как это происходит «на уровне вентилей», поэтому мне и чудно, что на конкретные вопросы вы не хотите отвечать, или отвечаете неправильно, вырывая из контекста… я утверждаю, что десятеричная математика быстрее, как на уровне железа, так и на уровне программ… а вы пишете что это не соответствует действительности, не приводя никаких доказательств… а это то как раз и странно, вы не находите?

#1047663 ↑

0
~~lowly cook~~
26.06.1815:51:40

Вы может и понимаете, а написал не один алгоритм цифровой обработки в железе.
Вы должны понимать что в железе вообще нет математики.
Там булева алгебра.
1+1 — это два вентиля — AND и XOR.
Умножение — это битовый сдвиг (просто соединение вентилей со сдвигом) с суммированием (с помощью AND и XOR)
Когда множитель переменная — это битовый сдвиг по всем возможным комбинациями и мультиплексор на выходе для выбора нужной.
Оно просто вширь растет.
Значение имеет только производительность вентиля и скорость распространения сигналов между ними. Для получения интегрированных блоков типа DSP — просто пакуют вентили таким образом, чтобы минимизировать электрические расстояния между ними.
А то что Вы пишете в программах и как это ложится в железо — это вопрос компилятора.
Нельзя просто взять и сказать — десятичное быстрее. Надо сначала сделать такой принципиально иной блок и узнать его производительность. И определяться она будет не математикой, а технологией. Он может быть и быстрее, но не из-за своей десятичности.

Отредактировано: Антон Смоленский~16:00 26.06.18

#1047666 ↑

1
Ветер
26.06.1816:14:13

Вы должны понимать что в железе вообще нет математики.
Там булева алгебра.
это не соответствует действительности… булева алгебра это раздел математики как науки… а железо определяется применяемой математикой…
Оно просто вширь растет.
это не соответствует действительности… оно растет не просто вширь, оно занимает больше тактов действий, а значит медленнее…
Значение имеет только производительность вентиля и скорость распространения сигналов между ними. Для получения интегрированных блоков типа DSP — просто пакуют вентили таким образом, чтобы минимизировать электрические расстояния между ними.
не спорю, но в нашем споре данное утверждение не имеет смысла, потому что подразумевается, что эти же требования не изменяются в зависимости от используемой математики…
А то что Вы пишете в программах и как это ложится в железо — это вопрос компилятора.
и опять же, вы просто не понимаете, что вопрос компилятора — это вопрос времени…
Нельзя просто взять и сказать — десятичное быстрее. Надо сначала сделать такой принципиально иной блок и узнать его производительность. И определяться она будет не математикой, а технологией.
ну вот, наконец добрались почти что до сути… нельзя сказать про конкретную вещь, но можно сказать в принципе, при условии прочих равных… но я и не говорил конкретно, это вы пытаетесь съехать на эту тему… а насчет что чем определяется — опять же вы не правы… ведь конкретные вещи делают не просто так, а именно после того как требования к ним определит заказчик, а требования эти определяются именно математикой, иначе они будут просто высосаны из пальца… короче, с чего вы взяли, что если мы умеем например выращивать кристаллы по 10нм техпроцессу, то это как-то измениться при другой архитектуре? они так же будут выращены по 10нм техпроцессу… в общем, я конечно могу понять ваше желание поболтать про ваши любимые железки, но в моем первоначальном посте речь шла о более глобальных вещах, и ваши попытки свести все к обсуждению медицинских подробностей не засчитываются…

#1047669 ↑

-1
~~lowly cook~~
26.06.1818:17:41

это не соответствует действительности… оно растет не просто вширь, оно занимает больше тактов действий, а значит медленнее…
Не обязательно. Между тактами может быть напихано много уровней логики. Опять таки зависит от производительности отдельно взятого вентиля и распространения сигнала. Если у Вас такт шириной 10нс, а один уровень логики — 1нс, то между тактами можно поставить 10 уровней логики. За один такт можно совершить больше чем одно действие, и я говорю не про параллельность. Причем на практике — скорость переключения вентилей достаточно мала в сравнении с задержками распространения. То есть производительность системы определяется в основном размещением вентилей и интегрированных блоков.
Так высокоинтегрированные DSP блоки могут перемножать 32-битные числа за один такт — а это очень много уровней логики, потому что каждый бит переноса и каждый мультиплексор — это уровень.
А есть еще всякие хитрости — например FPGA компании Acronix напихивают регистры между всеми уровнями логики и это позволяет им работать на каких-то гигантских частотах, так как они избавляются от основного тормоза — связей между асинхронной логикой. Но расплата за это — Latency. То есть Вы пропускаете N тактов, а затем получаете непрерывный поток результатов на очень высокой частоте.
ну вот, наконец добрались почти что до сути…
Нет, не добрались. Потому такие вот теоретики как Вы пытаесь рассуждать глобально, не понимая сути. С чего Вы взяли что Ваш 10-ричный логический элемент будет быстрее только потому что он десятеричный. Это вопрос схемотехники вентиля — какие там полупроводниковые структуры как будут связаны. Очевидно он будет более сложным и как следствие — более медленным по сравнению с элементарным двоичным — там будет больше емкости и больше связей между элементами. Вопрос только в том — будет ли такой блок быстрее, чем совокупность двоичных, выполняющих ту же функцию. Он имеет право быть быстрее — но математика и система счисления тут совершенно ни при чем.
я конечно могу понять ваше желание поболтать про ваши любимые железки, но в моем первоначальном посте речь шла о более глобальных вещах, и ваши попытки свести все к обсуждению медицинских подробностей не засчитываются…
Это очень удобно. У меня был один PM, который так рассуждал. Глобально. Закончил плохо. Мне тоже понятно Ваше желание перевести технический дискус в теме, в который Вы видимо не очень сильны — в полемику.

Отредактировано: Антон Смоленский~18:36 26.06.18

#1047696 ↑

1
Ветер
26.06.1818:39:35

все ухищрения для двоичного железа, могут быть успешно применены и для 10тиричного… вы слишком углубляетесь и за деревьями не видите леса… для этого при проектировании больших и сложных систем применяется метод укрупнения элементов, блок-схема там, или другие варианты, когда не упираются в элементарный вентиль, а рассматривают функциональные куски… это упрощает схему и дает возможность мыслить глобально… но самая главная ваша ошибка, это то, что вы пытаетесь наделить 10тиричное железо всеми недостатками и техническими решениями двоичного… а кто вам сказал, что это будет именно так? неужели такой глобальный переход достаточно совершить перекомпоновав пару классических двоичных вентилей… если бы это было так, то это бы уже давно сделали… речь идет об открытиях ученых, которые позволят применять многоуровневый сигнал, или другой вид энергии, свет там или еще что, который бы позволил перейти от двух состояний элемента к десяти… вы нам рассказываете как надо правильно ходить, а я вам говорю, зачем ходить? если можно лететь…
И математика тут совершенно ни при чем.
математика не при чем если речь идет о двух разновидностях двоичного железа, а в нашем случае математика как раз очень даже при чем…

#1047702 ↑

0
~~lowly cook~~
26.06.1818:50:25

Я абсолютно понимаю Ваш посыл, что не надо натягивать текущие подходы на другую парадигму. С этим я согласен. Вы можете придумать принципиально иной подход к проектированию микроэлектроники, никто не говорит что текущий — это единственный оптимально возможный. Если бы мы выращивали чипы в пробирках — они бы вообще по другому работали.
Я не согласен с тем, что система счисления является тут решающим фактором. Для меня это совершенно не очевидно.
Если абстрагироваться от техники вообще — я например одинаково считаю как в двоичной, так и в десятичной и в 16-ричной системах. У меня за годы программирования FPGA мозг на это очень хорошо заточился. В случае моего конкретного мозга — эти три системы счисления — идентичны. Если бы у нас на руках было по 20 пальцев — все бы считали в 20-ричной системе. И ничего бы от этого не изменилось. Это из той же оперы что там… язык, например. Субъективная категория. Чего бы тогда 128-ичную систему не сделать — ведь еще больше операций за такт по этой логике, м?

Отредактировано: Антон Смоленский~19:04 26.06.18

#1047708 ↑

0
Ветер
26.06.1819:08:45

вы поймите одну очень простую вещь, система, где нет необходимости переводить туда-сюда результаты ее работы проще и быстрее всех других… нет, если углубляться в конкретные решения, то в некоторых случаях это может оказаться и не так, на короткое время, в той или иной ситуации, но в общем принципе это так… и тут не важны ваши личные умения по восприятию различных систем счисления, для обычных нормальных людей это далеко не факт… наш с вами спор мне напоминает чем-то ситуацию, когда в нашей стране переходили от старых физических мер измерения длины, веса там, на систему СИ… и люди которые хорошо владели старыми величинами совершенно не понимали, зачем же надо вводить какие-то миллиметры и килограммы, когда есть дюймы и фунты, вот совсем как вы в нашем споре… а некоторые так до сих пор не признали преимущества системы СИ, хотя как по мне это очевидно… это называется реакция мышления, или профессиональная деформация сознания… и свойственно это многим нашим современникам… например врачам, или военным, или полицейским, в том числе и программистам, не всем, но многим из них…
Вы можете придумать принципиально иной подход к проектированию микроэлектроники, никто не говорит что текущий — это единственный оптимально возможный.
да я то как раз и не придумываю, мой посыл к нашим ученым был озвучен в первом моем посте в этой ветке…

#1047720 ↑

0
~~lowly cook~~
26.06.1819:28:43

вы поймите одну очень простую вещь, система, где нет необходимости переводить туда-сюда результаты ее работы проще и быстрее всех других…
Ну дык берите дальше тогда.
Пусть чипы работают сразу на русском языке. Чего уж там — зачем все эти высокоуровневые Verilog/VHDL, которые переводятся в RTL, которые потом вообще в какие-то фабричные библиотеки.
Это ведь из той же оперы. Просто масштабнее.
Да чего уж там — язык сам по себе — это прокладка между электрическим импульсом в мозгу и окружающей действительностью.
Но раз уж мы зациклились — еще раз повторяю — перевода из одной системы счисления в другую — нет. Результатом работы электронного компонента является определенный набор сигналов на выводах после прохождения через заданную аналоговую схему. Процесс прохождения занимает время — но он не оперирует там знаками, или разрядами. Он оперирует емкостью которую надо зарядить и путем, который нужно пройти сигналу. Это не двоичная, не 16-ричная и никакая система. Просто потому что чип не умеет считать — ему эти системы счисления по боку. А то что происходит — это перевод из электрического состояния импульсов — в циферку на экране, удобную для Вашего восприятия. Двоичная система — это просто математическая абстракция, равно как и например представление аналоговых сигналов в виде суммы гармоник. Вы ведь понимаете, что аналоговый сигнал — это не сумма синусоид, это просто какой-то сигнал. Но вот его удобно разложить в ряд и анализировать именно так (и кстати не всегда правильно это). Или, скажем — темная материя.

Отредактировано: Антон Смоленский~20:25 26.06.18

#1047730 ↑

1
Ветер
26.06.1819:33:05

мы очень интересно пообщались… но вынужден вас покинуть в данной ветке, реал зовет…

#1047734 ↑

2
Doc
26.06.1814:24:46

«Создали материал…» Это, конечно, хорошо, и новости +. А дальше-то что?

#1047635 ↑

1
DKerr
26.06.1814:40:45

Почему, при всей любви нашего правительства к крупным инфраструктурным проектам, нет попыток создать собственное производство по перспективным техпроцессам (3-5 нм)? Говорят в России нет потребности в таких объемах, но Тайвань как-то живет! Возникает мысль что может готовится без шумихи что-то на новых физических принципах, но пока это, увы, не догадки, а только фантазии ))

Отредактировано: DKerr~14:45 26.06.18

#1047645 ↑

1
~~lowly cook~~
26.06.1818:40:33

Возникает мысль что может готовится без шумихи
Не готовится.
На самом деле существуют законы по которым живет отрасль.
Нет инвесторов, готовых сразу бухнуть кучу денег в непонятно что.
Вот потратить меньше денег, и заменить какой-то кирпичик и попробовать выпустить новый чип — это годится. Поэтому и двигаются они маленькими шажками. К тому же есть фактор желания выжать из текущих технологических возможностей все что можно, прежде чем вкладываться в новые. Ведь фабрики построены, оборудование закуплено — это все надо отбить. Поэтому внезапного качественного скачка — скорее всего не случится никогда. Оно так и будет постепенно перетекать возможно в другую физику, в другие материалы. Постепенно.

Отредактировано: Антон Смоленский~18:41 26.06.18

#1047703 ↑
1
Геннадий Тесёлкин
26.06.1820:40:03

Военным ваши 3-5 нм ни разу не нужны, их 90+ нм устраивает, а потому пусть себе тайвань и пр. клепают эти гаджеты, а мы делаем то что нужно.
Когда уж вы перестанете ныть, что вот мы айфоны не могем клепать…

#1047752 ↑

1
Виктор Гюго
26.06.1820:52:48

3-5 нм это совсем не только весёлые гаджеты, но и вполне себе производительные сервера. которые военным тоже нужны. и учёным. и инженерам.

#1047759 ↑
Комментарий удален

0
commandor
26.06.1822:58:36

дык дорого это, да и ни к чему

#1047789 ↑

Написать комментарий

Отмена

Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,