物質・材料研究機構などが新型トランジスタを開発

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 物質・材料研究機構(NIMS)は、大阪大学、東京大学と共同で従来の100万分の1の消費電力で演算と記憶を行うことができる新しいトランジスタ「アトムトランジスタ」を開発した。アトムトランジスタを利用することで、電源を切っても状態を保つことが可能な「不揮発ロジック回路」を低消費電力で開発できるようになり、起動時間がゼロのパソコンや脳型コンピューターなどを開発できるとしている。同成果は、科学技術振興機構(JST)の研究事業として行われたもので、今後企業との共同研究などにより実用化を目指すとしている。

 現在一般的に利用されているコンピューターの設計方式は、演算回路と記憶回路が別々な「ノイマン型」で、ノイマン型コンピューターは、演算素子(半導体トランジスタ)と記憶素子(メモリー)の微細化と高性能化によってここまで進化を遂げてきた。
ところが、すでに双方の回路間での信号伝達がボトルネックとなり、演算素子と記憶素子の微細化・高性能化では、コンピューター自体の高性能化が図りにくくなっている。
この問題を解決するため、演算と記憶を同一回路内で行う新しいコンピューター回路として、「不揮発性ロジック回路」が研究されている。現在は演算回路に半導体トランジスタ、記憶回路に磁気メモリーを組み合わせることによって不揮発性ロジック回路を実現しているものの、記憶に要する消費電力が高く、実用のレベルではなかった。
今回開発したアトムトランジスタは、わずかな金属原子を絶縁体中で移動させることで動作するという方式で、電圧の大きさによって演算素子と記憶素子の動作を1つの素子で切替えて行うことができる。
さらに、絶縁対中を少ない原子が移動するだけなので消費電力が少なくて済み、現状の100万分の1以下の消費電力で従来と同等の性能を実現することができる。
不揮発性ロジック回路は、演算途中の状態の保持や演算結果による回路の再構成が可能で、電源を切っても状態を保つことができ、起動時間ゼロのパソコンの開発が見込める。このほかにも、演算と記憶の機能を併せ持つ柔軟性から、脳型コンピューターや腕時計サイズの小型コンピューターなどの開発も見込めるとしている。

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物質・材料研究機構(NIMS)