Új tranzisztort fejlesztenek, amely mágneses hullámokkal számolna

A hagyományos tranzisztorok energiaigénye egyre nagyobb

A tranzisztor több mint fél évszázada a digitális korszak egyik alapvető építőeleme. Számítógépes chipek milliárdjai használják ezeket az apró kapcsolókat, amelyek a telefonoktól a mesterséges intelligenciáig számos technológia működését teszik lehetővé.

A számítási teljesítmény növekedésével azonban egyre több elektromos energiára van szükség a működéshez és a hűtéshez. A keletkező hő lelassíthatja vagy károsíthatja a chipeket, és korlátozhatja, hogy a mérnökök mekkora számítási teljesítményt tudnak egy kis területre sűríteni.

Ajey Jacob, a USC Information Sciences Institute fejlett elektronikai részlegének igazgatója szerint a megoldás egy új típusú tranzisztor megalkotása lehet. Az általa vezetett SWIFT projekt három évre szól, és 5,5 millió dolláros DARPA-finanszírozást kapott.

A számítás mágneses hullámokban történne

A SWIFT a Spin-Wave Injection Ferro-elastic Transistor rövidítése. A tervezett tranzisztor az információ feldolgozásához nem az elektromos töltés mozgatását, hanem apró mágneses hullámokat használna. Ezeket spin-hullámoknak, illetve magnonoknak nevezik.

Jacob egy tó felszínén terjedő fodrozódáshoz hasonlítja a működést. A hullám végighalad a felszínen, miközben maga a víz nagyrészt a helyén marad. A SWIFT esetében a mágneses hullámok egy rendkívül vékony anyagon haladnának keresztül, és maga a számítás a hullámokban történne.

A kutatók szobahőmérsékleten működő eszközt szeretnének létrehozni, amelyet a hagyományos chipek gyártásához használt eljárásokkal is elő lehet állítani. Ez lehetővé tenné a meglévő félvezetőgyártási infrastruktúra jelentős részének felhasználását. A tranzisztor újraprogramozható lenne, így ugyanaz a hardver később más feladatra is beállítható.

A GPS-vevő lesz az első tervezett demonstráció

A kutatócsoport első tervezett bemutatója egy GPS-jeleket feldolgozó processzor lenne. A GPS-vevők folyamatosan hasonlítják össze a műholdakról érkező gyenge jeleket az ismert mintázatokkal. A kutatók szerint a SWIFT hullámai ezt a feladatot természetes módon, gyorsan és kevés energiával hajthatnák végre.

A projekt célértékeinek elérése esetén a SWIFT-alapú GPS-processzor a becslésük szerint körülbelül 18 000-szer energiahatékonyabb lehetne egy hagyományos digitális változatnál. Az újraprogramozható működés a GPS-zavarás elleni védekezésben is segíthetne, mivel a vevő gyorsan módosíthatná a jelek keresésének és feldolgozásának módját.

Az alacsonyabb energiafelhasználás és a kevesebb hő a kutatók szerint az adatközpontok üzemeltetési költségeit is mérsékelhetné, miközben a telefonok és a műholdak hosszabb ideig működhetnének. A technológia különösen az adatközponti számítások növekvő energiaigénye miatt lehet fontos.

A működő tranzisztor még hátravan

A SWIFT egyelőre nem működő tranzisztor. A projekt kulcsfontosságú bizonyítéka az lenne, ha a kutatók igazolnák, hogy egy mágneses hullám erősen meg tudja változtatni az elektromos ellenállást. Jacob szerint erre van szükség az elv bizonyításához.

A csapat nagyjából 18 hónapon belül szeretne működési koncepciót bemutatni. A munkában a USC mellett az UCLA, a Rice University, a University of Wisconsin-Madison és a Cornell University professzorai vesznek részt.

Jacob több mint két évtizede fejleszt tranzisztorokat és chiptechnológiákat, korábban az Intelnél és a GlobalFoundriesnél is dolgozott, és világszerte több mint 300 szabadalommal rendelkezik. „Ez életem egyik legfontosabb eredménye lenne” , mondta a kutató. A USC cikke 2026. szeptember 15-én jelent meg, frissítése október 1-jén történt.