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IBM與史丹佛大學共同研發在晶片上加入電子自旋技術

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科技產業資訊室 (iKnow) - 汪曉陽 發表於 2004年11月18日
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新聞追蹤: IBM 史丹佛大學 ,於 2004/04/26 宣佈 成立自旋電子學的共同研發團隊。此一技術,將使未來的數位相機或電腦,能夠使開關達到隨開隨關的品質

  IBM及史丹佛大學,將共同成立一所“自旋電子科學和應用中心”。該中心,將分設於IBM在加州聖荷西的Almaden研究園區,及史丹佛大學位於舊金山Palo Alto的校園內。

  自旋電子科學(spintronics)的涵意為,控制薄膜材料中電子的自旋,主旨在能精確的控制材料所散發出來的磁場強度,利用改變磁場強度,導致材料產生電阻,再定義電阻的高低成為數位信號的1或0。依於此,研究人員能透過控制磁場,造成薄膜上不同位置的電阻有高低差異,再轉譯電阻的差異,來產生數位資訊。

  ‘電子自旋技術’此一名稱,源起於電子的自旋現象。

  自旋電子學實際上已經存在多年,IBM在1997年利用「巨磁電阻效應技術」 ( Giant Magnetoresistive Technology;GMR ),來生產磁碟機的讀取頭,即是自旋電子特性的應用。

  磁阻性記憶體(Magnetic Random Access Memory;MRAM),有可能成為自旋電子學的下一個應用領域。理論上,MRAM儲存容量大、消耗能量低、操作速率更遠遠超過現有的快閃記憶體,並能永遠使用。

  快閃記憶體大量使用於行動電話及數位相機記憶卡等設備中,其需求量的增加極為迅速。惟,快閃記憶體的基本技術,已面臨瓶頸,越來越難有所突破,幾乎所有於此一領域的主要製造商都已在檢視替代方案。因此,尋求快閃記憶體的替代技術,是半導體產業一項非常急迫的需求。

  但有批評者和競爭者指稱,MRAM技術仍不成熟、尚無法成為替代品。因為,MRAM非傳統技術,且IBM尚需開發量產技術來降低成本。Intel也認為MRAM之儲存單元尺寸過大,使得它很難應用於如數位相機般這種小型設備上。也有說法認為電阻改變太大易導至資料損失,但IBM不同意此一看法。

  去年6月,IBM 和Infineon共同發表研究論文,敘述MRAM晶片如何以180奈米製程完成,並能儲存128K位元的資料。兩家公司並允諾在2004年的上半年,做出更完整的MRAM展示,更預測其可於2005年開始上市。

  更深入的探討,自旋電子學原理能應用於一些電晶體的開關。一位Intel的女發言人說,電晶體開關的應用已經是某些大學的長期研究領域之一,但是它要到2021年才有可能上市。

  但是,MRAM的技術,仍然是有可能派得上用場。Intel研究人員最近發表一篇文章,敘述莫爾定律將在未來的幾年內進入發展的極限期,晶片設計者將無法再以縮小晶片大小來提昇晶片的性能。莫爾定律推動計算機產業,以指數函數的方式成長已經超過三十年了。

  這項IBM-史丹佛計劃,也被稱為SpinAps。


 
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