Opis projektu
Obliczenia dzięki sprawniejszym i wzajemnie zsynchronizowanym nanoskopowym oscylatorom mikrofalowym
Nanooscylatory wykorzystujące spinowy efekt Halla (spin hall nano-oscillator, SHNO) oraz nanooscylatory wykorzystujące moment spinu (spin torque nano-oscillator, STNO) to obiecujące urządzenia, które mogą umożliwić budowę wydajnych i sprawnych maszyn obliczeniowych opartych na zjawisku oscylacji. Dotychczas naukowcom udało się zaprezentować rozpoznawanie mowy dzięki obliczeniom rezerwuarowym realizowanym przez sieć czterech STNO połączonych tunelem magnetycznym. Ze względu na fakt, że każdy STNO wymaga indywidualnego sterowania zasilaniem i polem magnetycznym, zastosowanie takiego podejścia prowadzi do zwiększonego zużycia energii i jest wolniejsze, a zwiększanie skali w celu budowania dużych sieci jest mocno utrudnione. Uczestnicy finansowanego przez Unię Europejską projektu SPINHALL zamierzają rozwiązać te problemy, zwiększając przy tym wydajność i możliwości wykorzystania SHNO i zbudowanych z nich sieci. W tym celu zamierzają wykorzystać rezultaty najnowszych przełomowych badań nad izolatorami topologicznymi i materiałami ferromagnetycznymi o niskiej magnetyzacji i wysokiej anizotropii, co pozwoli na podniesienie częstotliwość pracy SHNO, zmniejszenie ich zużycia energii i usprawnienie ich wzajemnej synchronizacji. Rezultaty projektu przyczynią się do rozwoju wielkoskalowych sieci oscylatorów.
Cel
Spin Hall nano-oscillators (SHNOs) are revolutionary nano-scopic, ultra-tunable, and ultra-rapidly modulated microwave oscillators. They show highly attractive ground-breaking properties and have direct compatibility with industry standard CMOS technology due to its similar structure as present-day magnetic memory cells. While their first target applications are ultra-wide frequency tunable microwave signal generators/detectors for cell phones, wireless networks, vehicle radar, and ultrafast spectral analysis applications, the rapidly improved understanding of their non-linear properties and demonstration of mutual synchronization of large numbers of SHNOs make them promising candidate for large-scale oscillator networks. It has been found very recently that spin torque nano-oscillators (STNOs) and SHNOs are ideal candidates for efficient oscillatory computing and a group of researchers demonstrated speech recognition using reservoir computing with a network of four MTJ-STNOs. However, this approach is neither fast (the vortex STNOs operate in the 100-300 MHz range and STNO-STNO coupling is weak) nor easily scalable to large networks since each STNO requires individual control of both its drive current and local magnetic field, which consumes high power. SPINHALL will use the recent breakthroughs in spin Hall devices, materials, and characterization techniques to improve the performance, and applicability of SHNOs and their networks. The primary goal is to use the latest breakthroughs in topological insulators (such as BiSb and BiSe) with their high spin Hall angle and high spin Hall conductivity and low-magnetization high-anisotropy ferromagnets (such as Heusler alloys Mn3 xGa and Mn3+xGe) to improve the SHNO operating frequency by an order of magnitude, the power consumption by several orders of magnitude, and explore improved mutual synchronization and neuromorphic computing using networks of these SHNOs.
Dziedzina nauki
- natural sciencescomputer and information sciencesartificial intelligence
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringinformation engineeringtelecommunicationsradio technologyradar
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringinformation engineeringtelecommunicationsmobile phones
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
405 30 Goeteborg
Szwecja