- 研究人员开发新型计算机逻辑，预期能效提升至现有技术的100倍。
- 新技术利用机械应变来处理信息，并融合多种信息承载方式。
- MEFA逻辑技术可显著降低计算所需能量，保持速度和功能。
- 该项目是DARPA探索新计算方法计划的一部分，旨在超越CMOS系统。
美国研究人员正在开发一种新型计算机逻辑，利用纳米级机械应变来处理信息，最终有望实现比现有技术高出 100 倍的能效。该项目获得了国防高级研究计划署（DARPA）提供的 1,060 万美元资金，由佐治亚理工学院电机与计算机工程学院的副教授 Asif Khan 博士及其团队主导。这笔资金来自于“快速与好奇”计划，旨在创建至少比当前最先进技术高效 100 倍的逻辑电路。
Khan 表示：“无论是电荷、光、磁场还是应变，计算不在乎信息如何传递，只要它可靠地表现出一和零。”他补充道：“我们的方法通过融合多种信息承载方式，探索了一条不同的路径。”
新型计算技术的运作原理
提升芯片效率的传统计算机通过在数十亿个晶体管中移动电荷来处理信息。这些晶体管像微型开关一样，开启和关闭以表示二进制的 1（是）和 0（否）。然而，研究团队认为，机械应变可能提供另一种处理数据的方法。他们的技术被称为机械增强铁性激活（MEFA）逻辑，使用在施加电压时会略微膨胀或收缩的铁性材料。这种运动会被放大并传送到附近的半导体通道，以控制电流流动并在逻辑状态之间切换。
Khan 博士指出：“一种新的计算技术只有在最终能融入更广泛的半导体生态系统中时，才能变得有用。我们从一开始就考虑可制造性和整合性。”根据 Khan 的说法，这种方法可以显著降低计算所需的能量，同时保持实用系统所需的速度和功能。
DARPA计划的背景与目标
该项目是 DARPA 探索计算新方法的计划的一部分，目标是探索能够超越当前互补金属氧化物半导体（CMOS）系统的技术。CMOS 目前构成几乎所有现代计算机芯片的基础，从智能手机处理器到用于人工智能的强大计算硬件。CMOS 是一小块电池供电的存储器，存储关键系统信息，如日期、时间和硬件配置，并跟踪基本输入输出系统（BIOS）设置，以控制计算机与其硬件组件的交互。
DARPA 的“快速与好奇”计划挑战科学家创造能更高效运作的新设备、材料和计算架构，并保持与先进半导体制造的兼容性。由佐治亚理工学院主导的这项努力还包括来自莱斯大学和南加州大学的研究人员，以及来自诺斯罗普·格鲁曼公司太空公园铸造的科学家。该团队旨在将 MEFA 技术从单个设备推进到越来越复杂的电路。最终，他们希望展示一个实用的计算平台，能显著降低能源需求。Khan 在新闻稿中总结道：“令人兴奋的不仅仅是器件物理，还有将极低的能耗与实际计算系统所需的速度和功能相结合的可能性。”
项目 规格 处理器 MEFA 逻辑 能效提升 100 倍
MEFA技术对未来计算的潜在影响
MEFA技术的开发代表了计算技术的一次重要突破，尤其是在能效方面。随着对能源效率的需求日益增加，这项技术不仅能减少能源消耗，还能在保持计算速度和功能的同时，为未来的半导体技术提供新的方向。DARPA的支持显示出政府对创新计算架构的重视，这可能会推动整个行业的发展，并促进更环保的计算解决方案。