Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chamäleon-Chip könnte Computer extrem schnell machen

02.10.2003


Winzig, vielseitig und rasend schnell: Aus dem Paul-Drude-Institut kommt ein Konzept für einen neuartigen Prozessor



Wissenschaftler des Berliner Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik (PDI) stellen im heute erscheinenden Fachjournal Nature ein Konzept für einen neuartigen Computerchip vor. Das Bauteil kombiniert magnetische Speichereigenschaften mit der Fähigkeit, Rechenoperationen auszuführen - so, als ob die Festplatte zugleich Prozessor wäre. Die Autoren sprechen in ihrem Nature-Artikel auch von einem "Chamäleon-Prozessor".

... mehr zu:
»Arbeitsspeicher »Bauteil »PDI


Der große Vorteil des neuen Chips: Die in ihm gespeicherten Informationen bleiben auch dann erhalten, wenn der Strom abgestellt wird. In bisherigen Chips, die etwa als Arbeitsspeicher eingesetzt werden, gehen die Informationen durch das Abschalten des Computers verloren.

Die PDI-Forscher umgehen dieses Problem mit einem neuartigen Konzept für einen magnetischen Arbeitsspeicher (MRAM). Das Bauteil basiert auf zwei magnetischen Schichten, die durch eine hauchdünne Lage aus unmagnetischem Material getrennt sind. Beide Schichten können durch ein Magnetfeld einzeln gepolt werden, sodass daraus eine Art Schalter mit vier Grundeinstellungen entsteht: Beide Schichten sind gleich "links" gepolt, beide sind gleich "rechts" gepolt, beide sind ungleich gepolt ("oben links/unten rechts" oder "oben rechts/unten links").

Diese vier Möglichkeiten und die Tatsache, dass man sie gezielt einstellen kann, haben sich die Forscher des Paul-Drude-Instituts zu Nutze gemacht und einen Plan entworfen, mit ihrem Schichtbauteil die vier logischen Grundoperationen auszuführen ("UND", "ODER", "NICHT UND" sowie "NICHT ODER"). Hierfür müsste auch nicht - wie bisher - der Chip jeweils wieder auf einen festgelegten Grundzustand eingestellt werden.

Wenn das mittlerweile zum Patent angemeldete Konzept realisiert wird, bietet es eine Menge Vorteile. Durch die Fähigkeit, selbst Informationen zu speichern, entfällt ein Arbeitsschritt für den Chip, nämlich der Datenaustausch zwischen Arbeitsspeicher und Festplatte. Bislang frisst dieser Austausch wertvolle Ressourcen. Fällt er weg, würde sich die Rechengeschwindigkeit des Computers "dramatisch erhöhen", berichten die Autoren. Ein Rechner, ausgestattet mit dem neuen Chamäleon-Prozessor, könnte an die Leistungen eines heutigen Supercomputers heranreichen. Hinzu kommt, dass ohne den dauernd nötigen Datenaustausch auch weniger Strom fließen muss, weshalb auch weniger Wärme erzeugt wird. Gerade die Hitzeentwicklung in den immer kleiner werdenden Bauteilen stellt heute ein großes Problem dar. Ein weiterer Pluspunkt: Ein einziges MRAM-Element ist in der Lage, die vier Grundoperationen auszuführen und zu speichern. Bislang waren dafür stets mindestens zwei Bauteile nötig. Der Chamäleon-Prozessor würde also zu einer weiteren Miniaturisierung führen. Die Größe so einer MRAM-Zelle kann auf weniger als 100 Nanometer verkleinert werden. Zum Vergleich: Ein Haar ist rund 50.000 Nanometer dick.

Quelle: "Programmable computing with a single magentoresistive element" von A. Ney, C. Pampuch, R. Koch und K.H. Ploog in NATURE, Bd. 425, S. 485

Weitere Informationen:

Reinhold Koch, PDI, 030-20377-414, Andreas Ney, PDI, 030-20377-266, Carsten Pampuch, PDI, 030-20377-266

Josef Zens | idw
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Berichte zu: Arbeitsspeicher Bauteil PDI

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Intelligente Industrialisierung von Rechenzentren
15.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten