基本介紹
- 中文名：電子自轉原理
- 外文名：Principle of electron rotation
背景介紹,原理,運作方式,機遇,
背景介紹
2003年，為應對摩爾定律即將失效的問題，張首晟等在2003年組建了“IBM-斯坦福自旋電子研究中心”，並於2006年將其基於晶片業未來提出的新構想——通過電子的自轉來降低其能耗——在理論上完成了預演。2007年，這一新構想被德國的一個實驗小組通過實驗證明。同年，張首晟的這一發現被評為“全球十大重要科學突破”之一。
作為斯坦福最年輕的正教授，張首晟以其在半導體和超導方面的研究獲得國際公認，並在《科學》、《自然》等期刊上發表論文100多篇。張同時還擔任“IBM-斯坦福自旋電子研究中心”聯席主席，致力於研究下一代先進半導體設備。
“這同時也是中國晶片業唯一一個可超前的機會，政府、科研機構和產業界應積極行動起來。”張首晟說，如果到時還是跟在別人後面、被動購買專利，那么中國在晶片業將幾乎沒有翻身機會。
原理
電子自轉方向與電流方向實際上有一定規律。這樣的話，相當於運動時大家有一定默契，電子在運動中就不會互相亂碰撞。
如果我們仍按原來的原理工作，電腦每做一次運算，晶片每個三極體都要發出一定熱量，而每過18個月三極體上面就要Double一次，這是一個指數增長的概念。指數增長很可怕，雖然一個三極體本身散發熱量不多，但上面放那么多三極體，而晶片大小始終沒有太多改變。
事實上，有關如何降低功耗的問題現在已迫在眉睫，再發展下去，晶片將無法正常工作。為此，工程師已想盡幾乎一切解決辦法，但這是一個根本性的問題，每做一次運算，必然就會出現這樣的結果。
所以現在工業界的挑戰或者說科研界的機會就在於，是否能找到一個比較有革新性的構想，使工業界用一個全新原理工作，讓三極體根本不會散出那么多熱量。
運作方式
在運動過程中，電流本身是比較有規律的，即從左邊到右邊，但在半導體中，電子的運動基本為無序。比如說，假設我們面前的這個桌子是一個晶片，那么當電流要從桌子這一頭傳到另一頭時，就如同我們要走過一個非常雜亂無章的迪斯科舞廳──你(電子)總是會不斷碰撞到別人，由此，你(電子)本身具備的能量也在這一過程中被消耗。
大自然是否可能存在一種比較漂亮的跳舞方式讓電子在裡面運動，即電子是否能有一種更有序的運動形式。如果能找到，就意味我們能更好地控制熱量或根本不會有熱量散出來，因為電子不需經常碰來碰去就不會有很多熱量消耗。
機遇
這是一個全球重新洗牌機會，或者說是在白紙上面畫最新的圖案。這一機遇的重要性可能相當於當年積體電路的發明。人類晶片史上有以下幾個革命：真空管、電晶體和積體電路，但其實從積體電路到現在，一直都沒有一個大的變化。
