全球首个磁子二维电路问世

2019-04-15 10:41:48     来源:科技日报,中国新闻网

所有电子设备都离不开芯片以及由芯片组成的集成电路,目前电子开关元件通常通过三维即所谓的桥结构连接。而德国凯泽斯劳滕技术大学科学家开发出了一种更有效的办法,他们用磁子(又称玻尔磁子)取代电子,并通过模型,首次展示了如何在集成振幅回路中使这些磁子形成电流,且只在二维尺度上与元件连接。该研究已发表在《科学进展》杂志上。


全球首个磁子二维电路问世


这项研究工作由凯泽斯劳滕技术大学安德列·丘马克教授负责,论文第一作者是来自中国的博士生王齐。丘马克称,电子电路是当今通用电子产品的基础,物理学家正在开发新一代电路,其中就包括他们正在从事的研究。他们采用磁性材料的自旋波传递信息,这种波的量子粒子就是磁子。与电子相比,磁子可以传输更多的信息,消耗更少的能量,产生更少的废热,这可以使计算机变得更快,功能更强大。


王齐介绍说,如同普通电子电路一样,为了连接各个开关元件,需要导体和所谓的线路交叉节点。在模拟研究中,他们成功地开发出了一个磁子交叉节点。当两个磁导体极其靠近时,粒子波的能量就会从一个导体传输到另一个导体。这一原理在光学上早已应用,如利用光纤来传送信息。


这种集成磁角动量电路的特殊之处在于,其可以在没有三维桥梁结构的线路交叉节点使用,而在经典电子电路中,必须有三维桥梁结构的线路交叉节点,才能确保电子在多个元件之间流动。王齐说,他们的电路使用二维平面布线,磁子导体只需要靠近在一起,这个“接触点”被称为定向耦合器。研究人员将借助这个模型设计出第一个磁子电路。


丘马克表示,对于未来计算机组件的生产,这些新颖的电路可以节省材料,从而节约成本。此外,模拟元件的尺寸控制在纳米尺度范围,可满足更先进的电子元件要求,毕竟磁子芯片的信息密度比电子芯片要大很多倍。


电路相关资讯介绍:


2018年中国集成电路产业销售额6532亿元(人民币,下同),整个产业链结构逐步向上游扩展,结构更加趋于优化。


2019年全国电子信息行业工作座谈会8日在深圳举行。中国工业和信息化部电子信息司集成电路处处长任爱光在会上介绍,2018年,中国集成电路设计业销售收入2519亿元,所占比重从2012年的35%增加到38%;制造业销售收入1818亿元,所占比重从23%增加到28%;封测业销售收入2194亿元,所占比重从2012年的42%降低到34%,结构更加趋于优化。


中国集成电路市场规模增速是全球的近三倍。2018年,全球半导体市场规模4779.4亿美元,2012年到2018年复合增长率7.3%;中国集成电路产业销售额6532亿元,2012年到2018年复合增长率20.3%。


全球首个磁子二维电路问世


2018年,中国集成电路进口额超3000亿美元,贸易逆差超过2000亿美元。从统计数据可看出,2015年来,集成电路贸易逆差每年都在增长。


工信部电子信息司司长乔跃山表示,2019年将筹备半导体材料国家创新中心、半导体设备国家创新中心建设。


电路简介:


电流流过的回路叫做电路。最简单的电路由电源负载和导线、开关等元件组成按一定方式联接起来,为电荷流通提供了路径的总体;电路处处连通叫做通路。只有通路,电路中才有电流通过。电路某一处断开叫做断路或者开路。电路某一部分的两端直接接通,使这部分的电压变成零,叫做短路。构成一个电路必须具备以下三种部件:


1.电源:它是电路中供给电能的装置,也是产生和维持电流的源泉。常用的电源有干电池、蓄电池和各种类型的发电机。


2.负载:它是电路中耗用电能的装置,比如白炽灯泡、电炉、电动机等都是电路的负载。


3.连接导线:通过导线把电源和负载连接成闭合回路。电流只有在闭合回路中才能流通。


此外,在实际电路中还接入一些具有特定功能的部件。如用以接通和断开电路的各种开关;用来测量电流、电压和耗电量的多种测量仪表;用以保护电源或电路不受过电流伤害的继电器和熔断器等。


1.电流


在电路中电荷有规则的运动称为电流。大小和方向不随时间而变化的电流,称为恒稳电流,简称直流;大小和方向随时间而变化的电流,称为交变电流,简称交流。电流的单位是安培,用字母A表示。


2.电压


全球首个磁子二维电路问世


电路中两点之间的电位差称为电压。电压的单位是伏特,用字母V表示。


3.电力系统


由发电厂的电气设备、不同电压等级的输配电线路和用户的电气设备所组成的发电、变电、输电、配电及用户的整体称为电力系统。


输电是从发电厂或发电中心向消费电能地区输送大量电力的主干渠道或不同电网之间互送大量电力的联网渠道。配电是在消费电能地区之内将电力分配至用户的分配手段,并直接为用户服务。


输电设施包括输电线路、变电所、开关站等。配电设施包括配电线路、配电变电所、配电变压器等。输电主干线及其送端与受端的同一电压等级的电网,包括途中连接的同级电压电网,均属于输电网范围。从输电网到用户之间,都属于配电网范围。输电网与配电网,有时也分别称为输电系统与配电系统。


我国规定输电电压等级分为超高压(1100kV、750kV、500kV)、高压(330kV、220kV、110kV、35kV、10kV、6kV)、低压(380V/220V)。配电电压分为高压配电电压(110kV~35kV)、中压配电电压(10kV)、低压配电电压(380V/220V)。




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