Nuovo transistor magnetoelettrico potrebbe ridurre del 5% consumo di energia mondiale delle memorie digitali

Credito: WelshPixie, Pixabay, ID: 3716291

Uno nuovo transistor che potrebbe ridurre del 5% il consumo di energia del settore elettronico digitale delle memorie a livello globale. È l’interessante obiettivo di cui si parla in un nuovo comunicato emesso dall’Università del Nebraska-Lincoln in relazione ai progressi ottenuti da un team di ricerca che ha collaborato con colleghi dell’Università Jonathan Bird e Keke He di Buffalo.

Primo transistor magnetico-elettrico

Quello che hanno realizzato i ricercatori è il primo transistor magnetico-elettrico. Si tratta di una nuova tipologia di transistor che riduce il consumo di energia degli apparati microelettronici e che, con i progressi ottenuti dal team, potrebbe ridurre anche il numero di transistor che ci vogliono per archiviare i dati a livello digitale efino al 75%. È di questo parere Peter Dowben, il fisico dell’Università della Nebraska che sta lavorando al progetto.
Naturalmente progressi del genere potrebbero portare a dispositivi ancora più piccoli ma le implicazioni sono profonde, come spiega Dowben.

Industria delle memorie digitali si sta avvicinando ai limiti pratici

Un moderno circuito integrato può avere milioni di transistor e ciò vale anche per il settore delle memorie digitali. I minuscoli transistor sono molto efficienti come interruttori “on-off” nanoscopici per scrivere e leggere i dati digitali. Tuttavia l’industria del settore si sta avvicinando ai limiti pratici, come spiega lo stesso Dowben. C’è bisogno di alternative se si vogliono rendere gli apparati microelettronici ancora più piccoli o se si vuole ancora più efficienza.

Richiesta di memorie digitali sempre più esosa

Secondo il ricercatore esiste un limite per quanto riguarda la miniaturizzazione dei circuiti integrati. Si parla, più o meno, di 25 atomi di silicio di larghezza. Superato questo limite non è più possibile eliminare il calore che il circuito produce.
E dato che la richiesta di memorie digitali, in ogni forma, sta aumentando sempre di più, ci si sta avvicinando ad un punto in cui l’energia usata per far funzionare gli apparati per l’archiviazione digitale diventerà enorme.

Nuovo transistor sfrutta proprietà degli elettroni

Proprio questi i ricercatori hanno ideato un particolare transistor magnetoelettrico che, grazie all’ossido di cromo, sfrutta una proprietà degli elettroni collegata al magnetismo in base alla quale lo spin può essere rivolto verso l’alto o verso il basso. Questa informazione può essere letta come un 1 oppure un 0, proprio quello che serve per archiviare informazioni in serie.
Controllare l’orientamento degli spin e farlo utilizzando un livello più basso di energia di un normale transistor non è stato facile ma i ricercatori ci sono riusciti grazie al grafene e all’ossido di cromo.

Ci sono diverse alternative al grafene

E, secondo i ricercatori, ci sono diverse alternative al grafene, tutte caratterizzate dallo spessore di un atomo, che vantano delle proprietà ancora più adatte per un transistor magnetoelettrico. In pratica la strada è stata appena battuta e nuovi progressi ci saranno in futuro “perché ognuno avrà il proprio materiale 2D preferito e lo proverà”, spiega Dowben.
Probabilmente alcuni di questi materiali funzioneranno ancora meglio e, di conseguenza, permetteranno una miniaturizzazione e in generale un’efficienza ancora maggiore dei microchip. Sarà tutta una questione di investimenti e, naturalmente, di ricerca.

Note e approfondimenti

  1. New transistor could cut 5% from world’s digital energy budget | Nebraska Today | University of Nebraska–Lincoln
  2. Graphene on Chromia: A System for Beyond‐Room‐Temperature Spintronics – He – 2022 – Advanced Materials (DOI:/10.1002/adma.202105023)

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