NeoFronteras

Puerta lógica magnética para microelectrónica

Área: Tecnología — Miércoles, 25 de Enero de 2006

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Tres partículas magnéticas forman la puerta y otras tres dictan qué hacer. Foto: A. Imre, Notre Dame.

Un nuevo tipo de puerta lógica magnética abre el camino para nuevos chips magnéticos en electrónica.
Los circuitos de silicio convencionales utilizan configuraciones de transistores eléctricos para crear puertas lógicas. Éstas realizan las operaciones lógicas y matemáticas dentro del microprocesador y también realizan labores de almacenamiento de información (memoria).
Sin embargo, la memoria a largo plazo debe de realizarse en el disco duro, donde la información se guarda magnéticamente para que incluso un apagón no le afecte.
Los discos duros tienen partes móviles susceptibles de presentar fallos y además la información debe de recorrer un largo camino hasta allí.
Por otro lado los chips convencionales no pueden almacenar la información sin qué estén alimentados eléctricamente (la memoria flash lo hace a costa de cierta irreversibilidad). Además la capacidad de miniaturización de componentes dentro del chip está alcanzando los límites físicos.
Quizás la solución a todo ello esté en realizar tanto los chips de cálculo como los de memoria con componentes magnéticos. Además, estos dispositivos presentarían la ventaja de recuperar su estado normal de manera instantánea después de un apagón.
Se ha trabajado mucho en este campo pero no se habían conseguido circuitos magnéticos sencillos y efectivos.
Ahora Alexandra Imre y sus colegas de la Universidad de Notre Dame en Indiana han creado un sistema muy prometedor.
Ya disponen de un prototipo de puerta lógica magnética (el primer paso previo a la fabricación de un chip integrado) realizado mediante unas estructuras de 100×70 nanometros de longitud de una aleación de hierro-niquel.
Los ceros y los unos del sistema se logran mediante la orientación hacia un lado u otro del campo magnético. Como cada nanoimán influye en los de su alrededor, una señal que entre por un lado produce una respuesta en el otro. Es como si la información pasara en cada saltando de uno a otro.
De momento sólo disponen de puertas lógicas aisladas, pero ya planean disponer de varias para formar un circuito. Aunque no son las primeras puertas lógicas magnéticas si son las más versátiles y capaces de implementarse en un circuito de manera sencilla.
En el peor de los casos se podría utilizar este sistema como dispositivo de seguridad en tarjetas de crédito y similares.
El tipo de puerta lógica que presentan en el artículo de Science es de las más usadas y opera como una puerta NAND o NOR dependiendo de como se desee. Cualquier sistema lógico puede ser implementado usando este tipo de puertas.
Según los cálculos este tipo de chips consumiría 100 veces menos energía que los chips convencionales y podría ser muy reducidos sin que los problemas de disipación de calor les afectaran.
Al contrario que los sistemas convencionales cada puerta magnética no necesita ser alimentada por separado.
El grupo de investigadores afirma que se podrían construir además circuitos de memoria con este sistema. Se estima, según las simulaciones, que estos circuitos operarían como mínimo a 100 Mhz.
De todos modos no está claro que este tipo de tecnología se generalice en caso de demostrar su valía, porque la tecnología del silicio está muy madura y hay una gran inercia tecnológica a su favor.

Referencias:
Imre A., et al. Science, 311. 205 – 208 (2006).
Allwood D. A., et al. Science, 309. 1688 – 1692 (2005).

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