Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали магнитный транзистор, который может сделать электронику более энергоэффективной. Магниты известны людям уже тысячу лет, однако их свойства в электронике до сих пор не используются в полной мере. Исследователи из США восполняют этот пробел, предлагая магнитный транзистор с памятью — решение множества проблем современной электроники.

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Можно ли экономить на DDR5 для Ryzen? Сравниваем дешёвую память с дорогой

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

Компьютер месяца — май 2026 года

Больше кадров — больше лага: тестирование латентности с генерацией кадров DLSS и FSR

Источник изображения: MIT

Основная проблема, которую решает разработка, — это фундаментальные ограничения кремниевых полупроводников: транзисторы не могут работать при напряжении ниже определённого порога, что ограничивает миниатюризацию и энергоэффективность устройств. Магнитный транзистор для управления потоком электронов использует их спин вместо традиционного заряда, что открывает путь к более компактным и экономичным схемам со встроенной памятью. Фактически, это развитие такого направления, как спинтроника.

В основе новой технологии лежит двумерный магнитный полупроводник — бромид сульфида хрома, который обладает уникальными магнитными свойствами и, что крайне важно, стабилен на воздухе. Материал наносится тонким слоем на кремниевую подложку, на которой предварительно формируются электроды для управления.

В отличие от кремниевых аналогов, магнитный транзистор переключается между двумя магнитными состояниями под действием внешнего магнитного поля, что изменяет его электронные свойства и позволяет работать с низкими затратами энергии. Кроме того, как выяснили учёные, электрический ток также может напрямую контролировать магнитные состояния — а это прямой путь к производству чипов с множеством таких транзисторов, что было бы затруднительно в случае управления только внешним магнитным полем.

Эксперименты с прототипом показали, что магнитный транзистор обеспечивает переключение или усиление электрического тока в 10 раз, тогда как существующие магнитные транзисторы дают лишь несколько процентов эффекта. Это приводит к более сильному и быстрому считыванию сигналов, делая устройство подходящим для высокопроизводительных приложений.

Наконец, магнитные свойства транзистора позволяют ему запоминать состояния, что делает его одновременно и ячейкой памяти — без необходимости записывать информацию куда-либо ещё. Подобное свойство ещё сильнее подчёркивает важность разработки, поскольку позволяет говорить о вычислениях в памяти — это особенно актуально в условиях развития ИИ и периферийных вычислений.

Учёные Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) впервые получили объёмное изображение скирмиона — наноразмерного магнитного вихря. Это настолько устойчивая структура, что она может служить элементом памяти и логики в обычных и квантовых вычислениях. Спиновая сущность скирмиона подразумевает предельно малое потребление энергии и высокую надёжность — всё это может привести к прорыву в системах хранения и расчётов.

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

Компьютер месяца — май 2026 года

Больше кадров — больше лага: тестирование латентности с генерацией кадров DLSS и FSR

Можно ли экономить на DDR5 для Ryzen? Сравниваем дешёвую память с дорогой

Источник изображения: Lawrence Berkeley National Laboratory

Традиционно магнитный скирмион рассматривался как двумерный объект. Однако в реальных условиях материал, в котором возникают скирмионы, имеет некий физический объём, в который скирмионы «запускают» свои «магнитные щупальца» и тоже приобретают объём. В этом объёме структура скирмионов не может считаться однородной. Их спиновая структура претерпевает изменения: от ориентации вверх строго в центре до ориентации строго вниз по краям. Это придаёт скирмионам определённые свойства, которые необходимо учитывать. Но сначала всё это нужно увидеть и измерить.

«Наши результаты обеспечивают основу для метрологии на наноуровне для устройств спинтроники», — сказал Питер Фишер (Peter Fischer), старший научный сотрудник Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли при Министерстве энергетики США, который руководил исследованием.

Для исследования скирмионов учёным предоставила образец компания Western Digital, что само по себе интересно. Это многослойный материал из плёнок иридий/кобальт/платина шириной 800 нм и толщиной 95 нм. Образец исследовался с помощью мягкого рентгеновского излучения методом магнитно-рентгеновской ламинографии в Швейцарии.

С помощью рентгеновской ламинографии «вы можете в принципе реконфигурировать [скирмион] на основе множества изображений и данных», как пояснили авторы работы. Этот процесс занял месяцы и, в конце концов, позволил лучше понять спиновые структуры скирмионов. Полное понимание 3D-спиновой текстуры скирмионов «открывает возможности для изучения и адаптации 3D-топологических спинтронных устройств с расширенными функциональными возможностями, которые не могут быть достигнуты в двух измерениях».