- M3BOLT芯片可提升计算机速度至最高1,000倍。
- 该芯片使用磁波与声波处理信息，降低能源消耗。
- 研究团队希望克服传统晶体管的限制，提升计算性能。
- 此技术可在不需持续电源下处理和存储信息。
美国一组研究团队最近公布了一种新型晶体管，能使计算机速度提升至最高 1,000 倍，并且更具能源效率。这款名为 M3BOLT 的芯片，使用磁波与声波来处理信息，而非依赖传统的晶体管开关。该项目由密歇根大学（University of Michigan, U-M）及威斯康辛大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的科学家研发，并获得了高达 600 万美元（约 HK$4,680,000）的资助，来自美国国防高级研究计划局（DARPA）。
研究团队相信，这项技术将使计算机的速度提升 100 至 1,000 倍。根据研究人员的说法，它还能克服传统晶体管的限制，显著降低能源消耗。项目负责人、密歇根大学材料科学副教授 PhD 透露：“利用和处理信息的能力可以大幅扩展。”
计算机处理器拥有数十亿个晶体管，这些晶体管快速开关以处理数据及执行指令。生产商花费数十年时间缩小晶体管尺寸，以提升计算机性能并降低能源消耗。然而，随着晶体管越来越小，其效率却逐渐降低。这是因为电子即使在晶体管关闭时也能通过，造成能源浪费。根据团队的说法，传统晶体管可能在 2037 年达到其理论上的能源效率极限。
M3BOLT芯片的设计与功能
为了克服这一挑战，科学家们设计了 M3BOLT，使用了一种名为铅镁钛酸铅钛酸盐（PMN-PT）的铁电晶体，并搭配一层薄薄的磁性铁镓合金。当施加电场时，晶体的内部电性取向会改变，这一变化进而影响铁镓层的磁性，并产生名为磁激波的波。这些波能在材料中以极少的阻力传播，减少热能损失。由于磁波能达到太赫兹频率，使得计算机能以数百倍于当前消费级吉赫兹处理器的速度处理信息。
不仅如此，这款装置还能进行信息的处理和存储。为了实现这一目标，研究人员需要改变铁镓层的磁性取向，切换磁性和非磁性声波。这两种状态可作为 1 和 0 的状态，替代当前晶体管中的两个电压级别。值得注意的是，即使在关闭电源后，磁性取向仍会保持不变。这意味着同一材料有潜力在不需要持续电源供应的情况下，处理信息并保留存储数据。
未来计算机的潜力
通过激光脉冲沉积技术制作的薄膜铁镓合金，有助于节省能源，减少数据传输。“自动化或移动设备可以在不需要大型电源的情况下携带更强大的计算机。”Heron 在一份新闻稿中表示。威斯康辛大学麦迪逊分校的团队将利用计算机模拟研究芯片性能，并识别潜在的材料缺陷。同时，密歇根大学的团队将继续开发材料、装置及电路，以使该技术在实际计算机中运作。密歇根大学的工程教授 Wei LU 表示，团队目前专注于低功耗应用的装置。
“但想象一下，总有一天我们可以用它们建造超级计算机。”Wei 结尾时指出，“您可能不需要核电厂来运行大型数据中心。”
项目 规格 晶体材料 铅镁钛酸铅钛酸盐（PMN-PT） 磁性材料 铁镓合金 频率范围 太赫兹
M3BOLT技术的革命性潜力
M3BOLT芯片的推出标志着计算技术的一次重大突破，因为它不仅提升了速度，还有效降低了能源消耗。随着传统晶体管面临效率极限，这项新技术提供了一个可行的替代方案，可能改变计算机的设计与运作方式。通过磁波与声波的创新应用，未来的计算机将能在更小的能量消耗下，实现更高的运算能力，这对于移动设备及大型数据中心的发展尤为重要。