新技术让高速低耗“磁内存”指日可待

□记者 刘曲 日内瓦报道

在当前的“大数据”时代，信息磁存储这种“古老”的技术仍然扮演着极其重要的角色，但存储速度过低是其一大弊端。近来，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员通过新技术，在极大提高磁存储写入速度的同时降低了功耗，让计算机在不久的将来用上“磁内存”成为可能。

自从IBM于1956年推出第一个磁盘存储器以来，在半个多世纪里，磁带和磁盘一直被用于计算机数据存储。不论技术如何升级，得益于寿命长和成本低优势，控制存储介质的磁化至今仍是大量信息存储的首选方案。

过去，人们大都通过带电线圈产生的磁场来改变存储介质的磁性，但这种“古老”的技术不仅在速度上跟不上现代计算机处理器，线圈的电阻还会导致高功耗。那是否可以不经过线圈而直接改变存储介质的磁性，从而提高存储速度并降低功耗呢？

早在2011年，苏黎世联邦理工学院材料系教授Pietro Gambardella领导的团队就利用被称为“自旋轨道转矩”（spin-orbit torque）的物理现象，让相反磁矩方向的电子聚集在通电导体的两端，让电子自旋产生磁场，从而改变邻近磁性材料原子核的磁矩方向。

在最近研究中，研究人员将直径500纳米的钴金属点，暴露在聚焦的强X射线下，然后使电流脉冲通过邻近钴金属点的白金导线，在不到1纳秒的时间内，钴金属点就发生了磁性改变。此外，在兆级别次数的重复试验之后，钴金属点磁性变化的质量没有丝毫衰减。

研究人员据此预测，这一新技术特别适用于现代计算机的随机存储器，即内存。它与CPU直接交换数据，可随时读写且速度很快，通常作为计算机操作系统或其他运行程序的临时资料存储媒介。

不耗电辐射冷却技术研究取得新进展

□记者 马丹 旧金山报道

美国研究人员最近在英国《自然·能源》杂志上报告说，他们利用辐射冷却技术，让流动水被动降温，而全程不消耗电力。这一技术未来可应用于建筑物的空调冷却系统，提高空调冷却效率。

据悉，辐射冷却是指各种物体散发自身热能的自然现象。这在无云的夜间尤其明显，毕竟热量更容易散发到寒冷的太空。但辐射冷却现象在阳光下并不佳，因为太阳光使物体升温的程度超过了物体辐射冷却的程度。

斯坦福大学教授范汕洄领导的团队多年来致力于辐射冷却技术的研究，曾经在2014年研发出一种由7层不同材料组成的节能超薄薄膜。把这种材料置于建筑物屋顶，能同时辐射建筑物内部热辐射红外光、反射外部太阳光，可以在不用电的情况下，达到屋顶温度低于周围环境5摄氏度的效果。

范汕洄对记者说，早先的研究证明了他们的辐射冷却技术的物理效应，而最新研究则着重于如何将这一技术与空调制冷系统结合起来。

研究人员发现，在水流速度较快的情况下，仅用辐射冷却板就使水温连续三天低于周围气温3至5摄氏度。范汕洄说，如果把经过辐射冷却技术冷却的循环水接入传统的水冷空调系统，可以对空调系统的节能效率产生很大影响。

研究人员把实验数据用于将辐射冷却板置于拉斯韦加斯一栋二层办公楼楼顶的模拟实验，结合当地干燥、炎热的气象数据，测算辐射冷却板对这栋办公楼空调制冷系统的影响。研究发现，夏季办公楼空调系统可以节电14.3兆瓦时，相当于节省了办公楼制冷空调所用电力的21%，而在模拟实验期间，每天节电在18%至50%之间。

研究人员说，他们将继续研究如何把辐射冷却技术整合到传统的空调和制冷系统中，提高建筑物空调系统的效率。这对于数据中心等耗电大户的节能特别有意义。

8英寸“超越摩尔”研发中试线正式启动

□记者 王琳琳 刘畅 上海报道

9月10日，由上海微技术工业研究院建设的8英寸“超越摩尔”研发中试线正式启动，填补了我国微机电系统智能传感器领域缺乏小批量中间性试验生产线的空白，力求实现我国芯片产业的自主可控。

微机电系统智能传感器，是一种新型传感器，具有小体积、低成本、集成化、智能化等优点。在智能手机、可穿戴设备、消费类无人机等消费电子产品中，微机电系统智能传感器具有极高“出镜率”，几乎每部智能手机至少都有一个微机电系统智能传感器麦克风，高端的智能手机甚至有三个。

传感器位于整个物联网的基础层，是数据采集的入口，也是物联网的基石。据《2016－2017年中国物联网发展年度报告》显示，目前我国约60％的传感器依赖进口，而微机电系统智能传感器几乎全部依赖进口。

中国科协副主席、上海微技术工业研究院创始人王曦院士认为，要摆脱微机电系统智能传感器对进口的严重依赖，实现我国芯片产业的自主可控，当务之急是要建立自主的8寸研发中试线。

8英寸研发中试线厂长游家杰说，我国微机电系统智能传感器科研实力并不弱，没有开发出领先产品是因为中试环节出现了断档。“研发单位做出的原型器件，不能马上投入量产线，必须进行小批量中试，把原型器件优化成可以量产的工艺或产品。以前，国内没有这样的研发中试线，由于试验量有限，大型代工厂不会接这样的小单，许多科研成果都止步于原型器件。”

游家杰介绍说，新建成的研发中试线，目前规定产能是每月生产晶圆3000片左右，后期将达到5000片。“我们可以支撑用户从几百片到上千片的产能需求，小规模订单先在中试线上孵化，一旦前期市场测试成功，就可以把大批量订单转移给大型代工厂，开始规模量产。”

据介绍，该研发中试线拥有高等级微纳加工超净厂房，可全面开展传感器芯片领域新工艺、新器件、新系统研发和小批量生产。目前，研发中试线主要专注于微机电系统智能传感器研发，未来将拓展至“超越摩尔”新型非数字、多元化半导体产品技术的创新。