一种降低芯片功耗的材料

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明尼苏达大学双城分校的研究为一种可以使计算机内存更快、更节能的材料提供了新的见解。

这项研究最近发表在 同行评审科学期刊《先进材料》上。研究人员还拥有该技术的专利。

随着技术的不断发展，对新兴内存技术的需求也日益增长。研究人员正在寻找现有内存解决方案的替代方案和补充方案，这些方案能够高效运行且能耗低，从而提升日常科技的功能。

在这项新研究中，该团队展示了一种更有效的方法，利用一种名为Ni₄W（镍和钨的组合）的材料来控制微型电子设备中的磁化。研究团队发现，这种低对称性材料能够产生强大的自旋轨道扭矩（SOT），这是下一代存储器和逻辑技术中操控磁性的关键机制。

“Ni₄W 降低了写入数据的功耗，有可能显著降低电子设备的能耗，”该论文的资深作者、明尼苏达大学双城分校电气与计算机工程系 (ECE) 杰出麦克奈特教授兼罗伯特 F. 哈特曼主席王建平 (Jian-Ping Wang) 表示。

这项技术可以帮助减少智能手机和数据中心等设备的电力消耗，使未来的电子产品更加智能、更加可持续。

“与传统材料不同，Ni₄W 可以在多个方向上产生自旋电流，无需外部磁场即可实现磁态的‘无场’切换。我们观察到 Ni₄W 无论是单独使用还是与钨层叠时，都具有较高的自旋场效率和多方向性，这表明其在低功耗、高速自旋电子器件中具有巨大的应用潜力。”王教授团队五年级博士生、论文共同第一作者杨逸飞说道。

Ni₄W 由常见金属制成，可通过标准工业流程制造。这种低成本材料对行业合作伙伴极具吸引力，并且很快就能应用于我们日常使用的技术，例如智能手表、手机等。

“我们非常高兴地看到，我们的计算证实了材料的选择和 SOT 实验观察，”ECE 博士后研究员、论文共同第一作者 Seungjun Lee 说道。

下一步是将这些材料培育成比之前更小的设备。

除了王、杨和李之外，ECE 团队还包括 Paul Palmberg 教授 Tony Low、论文的另一位资深作者 Yu-Chia Chen、Qi Jia、Brahmudutta Dixit、Duarte Sousa、Yihong Fan、Yu-Han Huang、Deyuan Lyu 和 Onri Jay Benally。这项工作由明尼苏达大学表征中心的 Michael Odlyzko、Javier Garcia-Barriocanal、Guichuan Yu 和 Greg Haugstad，以及化学工程与材料科学系的 Zach Cresswell 和 Shuang Liang 共同完成。

这项工作得到了SMART（先进信息技术自旋电子材料）的支持。SMART是一个世界领先的研究中心，汇集了来自全国各地的专家，致力于开发基于自旋的计算和存储系统技术。SMART是nCORE的七个中心之一，nCORE是由美国国家标准与技术研究所（NIST）赞助的半导体研究公司项目。这项工作得到了全球研究合作组织逻辑和存储项目的支持。这项研究是与 明尼苏达大学特性实验室和明尼苏达纳米中心合作完成的。

https://www.semiconductor-digest.com/researchers-demonstrate-a-new-material-to-reduce-power-consumption-of-electronics/

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