家用电脑速度能效有望提升千倍

参考消息网报道 据阿根廷布宜诺斯艾利斯经济新闻网10月21日报道，美国一组研究人员公布了一款新型芯片，它能够让电脑的运行速度、能效最高提升一千倍。这款名为M3BOLT的器件不再依赖传统晶体管的通断机制，而是利用磁波与声波来处理信息，由密歇根大学、威斯康星大学麦迪逊分校的科研团队共同研制。

该项目获得美国国防部高级研究计划局（DARPA）最高600万美元资助。研究人员表示，这项技术可将现有设备的处理速度和能效提升一百至一千倍。

一枚电脑处理器内置数十亿个晶体管，晶体管持续开合，以此处理数据、执行指令。数十年来，厂商不断缩小晶体管尺寸，用来提升性能、降低功耗。

但晶体管做得越小，能效反而越低。原因在于，即便晶体管处于关闭状态，电子依然可以穿透器件，造成电能浪费。该研究团队称，到2037年，传统晶体管或将触及其能效理论极限。因此行业必须另寻路径，打造更节能的计算机，无论是家用设备还是数据中心都需要这项革新。

为突破这一局限，科研人员在M3BOLT芯片中采用一种铁电晶体——铌镁酸铅-钛酸铅（PMN-PT），搭配一层薄薄的铁镓磁性合金。施加电场时，晶体会改变自身内部电取向。

这种变化又会改变铁镓薄层的磁特性，产生被称为磁振子的波。磁振子在材料内部传播时阻力极低，大幅减少以热量形式损耗的能量。

由于磁波频率可达到太赫兹级别，这款芯片有潜力让计算机的信息处理速度，远超当下消费级设备所用的吉赫兹处理器，提升数百倍。

除了加速运算，该器件还能在同一块材料上存储数据。实现方式是，研究人员改变铁镓薄层的磁取向，从而切换磁性声波与非磁性声波两种状态。这两种状态相当于数字1和0，替代现行晶体管依靠高低电压区分信号的模式。

即便切断供电，材料的磁取向也不会改变。这意味着同一种材料既能运算、又能保存数据，无需持续供电，减少数据来回传输带来的能耗。

密歇根大学在公告中解释：“信息利用与处理能力有望获得巨大提升。自主设备、移动设备可以搭载性能更强的计算单元，而不需要巨大的能源供给。”

威斯康星大学麦迪逊分校团队将通过计算机仿真，测试芯片性能、排查材料潜在缺陷。与此同时，密歇根大学团队会继续研发适配的材料、器件与电路，让这项技术能够在实体电脑上运行。

密歇根大学研究团队表示，现阶段主攻低功耗设备，“但不妨畅想，未来我们能用它制造超级计算机。大型数据中心或许再也不需要核电站级别的供电才能运转”。（编译/韩超）