计算机新设备：运行速度快一万倍且不发热！

近日，日本研究人员开发出一种新型设备，可使计算机处理器运行速度提升1000倍，且几乎不产生额外废热。这一新技术有望大幅降低数据中心的能源需求，突破当前高性能计算的关键瓶颈，相关研究成果已发表在《Science》杂志上。

目前，高性能处理器的两大限制因素是高能耗和大量废热。处理器运行越快，产生的热量越多——无论是个人电脑风扇高速运转，还是云端数据中心数以万计服务器散发的巨大热量，都受这一物理规律制约。
针对此问题，研究人员利用二氧化硅基底，沉积超薄钽和锰锡层，制成了一种名为“非易失性开关元件”的设备。该设备能在40皮秒（万亿分之40秒）内处理一个比特的信息，而传统芯片需要近一纳秒（十亿分之一秒）。研究人员使用超快脉冲发生器控制光脉冲，通过高速光电探测器触发设备，使材料中电子的自旋发生变化，产生微小磁力。这一过程无需持续通电即可保持磁性信息。

在实验室试验中，该设备经历了超过十亿次切换操作仍保持稳定可靠，且产生的额外热量微乎其微。研究指出，废热是目前制约数据中心处理能力的主要障碍，而该设备因功耗低、发热少，可大幅降低处理器能耗需求。
据悉，这项技术的原型芯片有望于2030年问世。下一步的挑战在于开发可行的批量制造工艺，实现大规模生产。研究人员认为，进一步减薄锰锡层还能更大幅度降低功耗。这项技术一旦成熟，或将彻底改变从个人电脑到云端数据中心的整个计算生态。
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