你知道吗？自旋波突破可能导致超低功耗非易失性存储器

在我的大学，我们不需要学习量子力学。它背后的整个前提是你永远不会真正“知道”任何东西，只有正确的概率？这对我来说听起来有点傻。然后我进入了高级电磁学和信号处理，不得不处理更多没有意义的数字。我很高兴有些人决定参加这门课程，因为他们是今天在量子技术方面取得突破的人。一些研究人员最近发表了一篇论文详述了他们在自旋波电子学或自旋电子学中的发现。他们的启示可能为实际的自旋电子设备铺平了道路，比如记忆。这种存储具有几个优点，如非挥发性和超低功率操作。这些资产可以使其成为物联网（IoT）等嵌入式应用的理想选择，并使其成为闪存的重要竞争对手。

Spin Wave Technology

在我们进入最近的突破之前，我们需要了解自旋波技术究竟是什么。然后我们可以谈谈这些研究人员究竟发现了什么。

传统电子产品使用电子电荷来存储信息和执行操作。晶体管具有开关状态，当它们通过电流时会发生变化。自旋电子学也使用电子，但他们使用旋转来存储信息，而不是使用它们的电荷特性。电子自旋有两种状态，可以通过测量它们辐射的微小磁场来辨别。研究人员一直在研究如何利用这些自旋状态来取代基于晶体管的电子设备。

新加坡国立大学的一个团队最近在自旋波方面取得了一些重大进展。显然，困扰自旋波电子学的问题之一是波信号是各向异性的，这意味着它们在不同方向上变化。由Adekunle Adeyeye教授领导的研究人员使用了一种新颖的结构，允许他们同时在多个方向传播相同的信号。该配置不需要外部磁场，这使其更容易实现。此前，这些相同的工程师发现了一种在没有外部磁场的情况下传输和操纵自旋波信号的方法。结合起来，这两个发现可以让我们更接近自旋电子设备。

电子可能是下一个晶体管。

自旋电子学的优势

仅仅因为某些东西是新的并不一定意味着它是有用的，那么自旋波技术带来了什么呢？自旋电子学具有多种优势，可以很好地用于存储器应用。它们具有超低功耗，非易失性，可以使用简单的材料来存储信息。

超低功耗 - 晶体管需要电流才能改变其状态。旋转状态很容易使用更少的能量翻转，并且不需要电流来切换状态。

非易失性 - 闪存变得如此受欢迎的一个原因是它快速且非易失性。这意味着它可以无需电源存储信息。自旋电子学不依靠电流或电荷来维持其位置。一旦电子自旋向上或向下，它就会一直保持这种状态直到被改变，使其变得不易挥发。

材料 - 虽然我们可能不经常考虑材料，但许多半导体用于电子产品是非常专业的。可以用铁，铜或铝等材料测量旋转。这可能意味着存储器件由更便宜的材料制成，并且可以用于设计。

虽然本文主要关注存储，但值得一提的是，自旋波技术对数字信号处理也很有用。自旋电子学的本质使其在处理信号和执行傅立叶变换等操作方面具有一定的计算优势。

物联网将需要低功耗存储器以实现分散的低功耗传感器。

磁存储器应用

自旋波存储器，也称为磁存储器，已有多种应用等待其技术实现。最需要它的市场是物联网。

物联网正处于爆炸性增长的尖端。我们的家用电器不仅变得聪明，汽车，城市甚至家庭也都变得聪明。物联网将看到传感器散布在大片区域，并通过专用网络传输信息，以进行数据收集和解释。这些遥远的传感器每年都不会获得新电池，因此它们需要超低功耗存储器来存储它们收集的信息。这就是为什么这么多公司正致力于开发超低功耗闪光灯的原因。它将成为这些网络的选择存储解决方案。

磁存储将是闪存产品的一个很好的竞争对手。公司不得不做多年的研究才能将闪光灯推向超低功率水平。自旋波存储器将从该级别开始，并且可能会得到改善。自旋电子学也使用更容易获得的材料，这可以使它们比使用专用半导体的传统存储器更便宜。

市场已经准备好并等待自旋波技术。像新加坡这些研究人员所做的突破使这项技术更加接近。很快我们就不会想到我们在高级量子物理课程中学习，他们会将我们的饮食习惯存储在我们的智能叉中。

将自旋电子学结合到你的电路中并不容易任务。为了做得好，您将需要用于集成下一代设计技术的软件，如AltiumDesigner®。它拥有大量的PCB工具，可以帮助您将未来技术融入您的设计中。