NUS作為亞洲頂尖學府，在學術研究上又產出一項研究發現，快來和小助手去一探究竟吧！
新加坡科學技術研究局（A*STAR）領導的研究小組與NUS合作，開發了一項創新性的微電子設備，可能成為可持續高性能的「位開關」。它利用斯格明子的微小、穩定和快速的磁渦流來實現運作，該設備的功耗比商業存儲技術大大降低，為未來的計算技術帶來了前所未有的能源效率和性能。
最近於《自然》雜誌發表的這一發現引發了廣泛關注。當前信息通信技術已經消耗了全球近20%的電力，而大型人工智慧模型的普及可能進一步提高這一數字。因此，迫切需要更加可持續的解決方案來滿足快速增長的計算需求。
這種新型微電子設備的出現為未來的計算技術帶來了新的希望，既提高了數據處理速度，又降低了能源消耗。
由 A*STAR 領導的研究團隊與新加坡國立大學合作，創造了創新的微電子設備，其功耗比商業內存技術低 1,000 倍，為未來更可持續、更高效的計算技術鋪平了道路
解決能源危機的一個關鍵方法是邊緣計算，特別是在移動、醫療和製造領域。在這些領域，數據不再傳輸到耗電的大型數據中心，而是在手機、智能家居設備和車輛等單個設備內處理。然而，由於邊緣設備計算能力和功率受限，它們目前無法執行複雜的任務。因此，亟需開發新型微電子平台，以實現高效、可持續的人工智慧計算，從而在邊緣處理更多數據的同時節省能源。
邊緣人工智慧設備和應用程式
這裡我們就要詳細介紹一下斯格明子，它究竟是什麼呢？
斯格明子是一種微小的磁渦流，小到比人類頭髮絲還要細小 10,000 倍！當它們變得非常薄時，它們會在特定的磁層內形成。這些漩渦可以在磁區之間有效地移動，它們就像是微型漩渦，在磁層中跳來跳去，輕鬆地穿梭於各個磁區之間。
（左）藝術家演繹的斯格明離子微電子裝置；（右）包含超過 100,000 個斯格明子微電子器件的 200 毫米器件晶圓
那麼，如何激活斯格明子的潛力呢？
要挖掘斯格明子的巨大潛力，就得像在找寶藏一樣，用電子通路來「解鎖」它們。雖然科學家們多年來一直在用大型磁鐵作為研究移動地斯格明子，但要真正讓它們「服服帖帖」，還需要電氣控制，這簡直就像是要給一群頑皮的小精靈戴上項圈一樣。
但是這個研究團隊可不簡單，他們實現了對斯格明子的電讀出和狀態之間的電切換，就好像在電子遊戲中切換角色一樣神奇。他們利用了一種叫做隧道結的設備，這種設備就像是斯格明子的「魔杖」，可以在常規環境下運行，並且在商業內存和硬碟應用中被廣泛使用。
研究團隊的發現簡直讓人眼前一亮！他們發現斯格明子的特殊屬性讓狀態之間的切換能夠以比商業設備少1000倍的功耗實現。更有趣的是，他們還發現可以在單個設備內實現多種狀態的切換，就像是一個設備里藏著各種神奇的道具一樣，讓人充滿了探索的衝動，簡直就是科技版的寶藏獵人！
我們一起來看看該發現的部分探索數據~
斯格明子到均勻躍遷能量的 VCMA 調製
FL 線中的斯格明子運動
這項研究未來將如何發展呢？
該團隊希望，隨著電氣性能的進一步完善，增強型計算開關可以使用現有方法輕鬆集成到微處理器中。該團隊正在尋求與半導體製造公司和系統集成商合作，以擴大該技術的應用範圍
參考文獻：
All-electrical skyrmionic magnetic tunnel junction，Nature volume 627，pages522–527 (2024)
本文圖片均來自NUS news
數據圖片來自Nature
