美國制成超低能耗集成電路

美國弗吉尼亞聯(lián)邦大學的科學家日前宣稱，他們開發(fā)出一種或許是世界上能耗最低的集成電路。這種電路所需的能量極少，甚至沒有必要為其安裝電池，從周圍環(huán)境獲取的微量能量就已足夠維持運行。研究人員稱，該技術有望在植入式醫(yī)療設備、浮標和環(huán)境檢測等領域發(fā)揮重要作用。相關論文發(fā)表在美國《應用物理快報》雜志上。

這種電路使用了一種被稱為“多鐵性材料”的特殊復合材料，由壓電材料和磁致伸縮的納米磁鐵組成。這種結構的材料能夠將環(huán)境中的機械能或振動轉化為運行所需的能量，從而實現(xiàn)從環(huán)境取電的功能。

在數(shù)據(jù)存儲和傳輸上，與用接通和斷開來表示0和1的傳統(tǒng)電路不同，這種集成電路利用自旋電子學中電子自旋的兩種狀態(tài)來代表二進制中的兩個基礎代碼。因此，整個切換過程中該設備只需要非常小的能量。

研究人員稱，由于選用了這些特殊材料，整個電路所需的能量只有0.4阿焦耳(1阿焦耳=10-18焦耳)，這個數(shù)字比傳統(tǒng)晶體管要小4個數(shù)量級。這種設計可創(chuàng)造超低功耗、高密度、非易失性的存儲器和邏輯芯片。

該技術在很多領域都有著潛在的應用前景，如在植入式醫(yī)療設備中使用時，可省去電池模塊，從患者身體運動中即可獲取能量;這種技術同樣可以用在海上浮標的計算機中，海浪將是其源源不斷的能量來源。此外，由這種技術制成的處理器還適用于制造用來檢測建筑或橋梁狀態(tài)的傳感器，建筑或橋梁的自然振動或來往車輛都能為其提供能量。