- 研究人員開發新型計算機邏輯，預期能效提升至現有技術的100倍。
- 新技術利用機械應變來處理資訊，並融合多種資訊承載方式。
- MEFA邏輯技術可顯著降低計算所需能量，保持速度和功能。
- 該項目是DARPA探索新計算方法計劃的一部分，旨在超越CMOS系統。
美國研究人員正在開發一種新型計算機邏輯，利用納米級機械應變來處理資訊，最終有望實現比現有技術高出 100 倍的能效。該項目獲得了國防高級研究計劃署（DARPA）提供的 1,060 萬美元資金，由喬治亞理工學院電機與計算機工程學院的副教授 Asif Khan 博士及其團隊主導。這筆資金來自於「快速與好奇」計劃，旨在創建至少比當前最先進技術高效 100 倍的邏輯電路。
Khan 表示：「無論是電荷、光、磁場還是應變，計算不在乎資訊如何傳遞，只要它可靠地表現出一和零。」他補充道：「我們的方法通過融合多種資訊承載方式，探索了一條不同的路徑。」
新型計算技術的運作原理
提升晶片效率的傳統計算機通過在數十億個晶體管中移動電荷來處理資訊。這些晶體管像微型開關一樣，開啟和關閉以表示二進制的 1（是）和 0（否）。然而，研究團隊認為，機械應變可能提供另一種處理數據的方法。他們的技術被稱為機械增強鐵性激活（MEFA）邏輯，使用在施加電壓時會略微膨脹或收縮的鐵性材料。這種運動會被放大並傳送到附近的半導體通道，以控制電流流動並在邏輯狀態之間切換。
Khan 博士指出：「一種新的計算技術只有在最終能融入更廣泛的半導體生態系統中時，才能變得有用。我們從一開始就考慮可製造性和整合性。」根據 Khan 的說法，這種方法可以顯著降低計算所需的能量，同時保持實用系統所需的速度和功能。
DARPA計劃的背景與目標
該項目是 DARPA 探索計算新方法的計劃的一部分，目標是探索能夠超越當前互補金屬氧化物半導體（CMOS）系統的技術。CMOS 目前構成幾乎所有現代計算機晶片的基礎，從智慧手機處理器到用於人工智能的強大計算硬體。CMOS 是一小塊電池供電的記憶體，存儲關鍵系統資訊，如日期、時間和硬體配置，並跟蹤基本輸入輸出系統（BIOS）設置，以控制計算機與其硬體組件的交互。
DARPA 的「快速與好奇」計劃挑戰科學家創造能更高效運作的新設備、材料和計算架構，並保持與先進半導體製造的兼容性。由喬治亞理工學院主導的這項努力還包括來自萊斯大學和南加州大學的研究人員，以及來自諾斯羅普·格魯曼公司太空公園鑄造的科學家。該團隊旨在將 MEFA 技術從單個設備推進到越來越複雜的電路。最終，他們希望展示一個實用的計算平台，能顯著降低能源需求。Khan 在新聞稿中總結道：「令人興奮的不僅僅是器件物理，還有將極低的能耗與實際計算系統所需的速度和功能相結合的可能性。」
項目 規格 處理器 MEFA 邏輯 能效提升 100 倍
MEFA技術對未來計算的潛在影響
MEFA技術的開發代表了計算技術的一次重要突破，尤其是在能效方面。隨著對能源效率的需求日益增加，這項技術不僅能減少能源消耗，還能在保持計算速度和功能的同時，為未來的半導體技術提供新的方向。DARPA的支持顯示出政府對創新計算架構的重視，這可能會推動整個行業的發展，並促進更環保的計算解決方案。