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標題: MIT研發磁性電晶體讀取、記憶不分家 [列印本頁]

作者: Tzuyu 時間: 前天 13:00 標題: MIT研發磁性電晶體讀取、記憶不分家

媒體來源:台灣大紀元
原文網址:https://www.epochtimes.com.tw/n486145/
更新：2025年11月15日

晶片示意圖，晶片內含許多矽製電晶體。（Kim Jae-Hwan/AFP via Getty Images）

編譯／吳瑞昌

美國麻省理工學院（MIT）團隊成功研發全新的磁性電晶體。用它做出的產品不僅有內建記憶體功能，更擁有結構緊湊、性能優異的特性，有望打造更小、更快、更省電的電路。

傳統電晶體以矽元素為主，能像微型電燈開關控制電路，或在通訊系統中放大微弱訊號。不過，受到物理限制，難以在過低的電壓下運行，且體積和能效也無法更進一步突破。

為了克服這一瓶頸，科學家花費數十年時間嘗試利用「電子自旋」（Electron Spin）方式控制磁性電晶體。「電子自旋」就像一個微小的磁鐵，為操控電流提供了新途徑。然而，過去的磁性材料多數缺乏半導體所需的良好電子特性，在性能上存在許多無法克服的缺陷。

美國麻省理工學院與捷克布拉格化工大學（VŠCHT）共同合作，使用兼具穩定磁性與良好電子特性的二維材料「硫溴化鉻」（CrSBr）取代電晶體表層的矽，成功開發出全新的磁性電晶體（Magnetic Transistor）。研究結果已發表於《物理評論通訊》（Physical Review Letters）期刊。

硫溴化鉻製成電晶體不僅克服過去的缺陷，還讓研究人員能夠在兩種磁狀態之間進行穩定的任意切換，大幅提升電流控制的效率。研究人員更發現這些磁狀態會改變材料的電子特性，從而實現電晶體能在低功耗下運作，這可謂一項關鍵性突破。

這款全新磁性電晶體製作過程不難，且整個過程確保表面清潔和無任何汙染風險。硫溴化鉻材料與許多其他二維材料不同，能在不被氧化情況下，在空氣中保持穩定運作。硫溴化鉻製成的磁性電晶體無汙染特性，使其設備性能上要優於傳統磁性電晶體。

矽製電晶。示意圖。（123RF）

突破！電晶體有記憶功能

更令研究團隊振奮的是，傳統的電晶體裝置僅能造成電流百分之幾的變化，但這次新設計裝置的電流切換幅度提升10倍以上。另外，研究人員可以使用電流來控制該種材料的磁力強度，且無需額外磁場就能操控電子產品內的特定電晶體。

這項結果意義重大，因為過去工程師難以將磁場施加到電子設備中的單一電晶體上。而且這種磁性電晶體還具備內建記憶、讀取能力，運作方式與傳統記憶體（RAM）截然不同。傳統記憶體主要由一個磁性單元和一個電晶體組成，前者用於儲存訊息，後者用於讀取資訊。

硫溴化鉻磁性電晶體簡化邏輯或記憶體電路的設計，不僅縮短記憶體讀取和儲存所需時間，也開啟高性能電子產品的新應用。研究人員計畫進一步探索利用電流控制這些電晶體，並開發可擴展的陣列製造方法，以便加速未來的實際應用。

論文共同第一作者、麻省理工學院電氣工程與電腦科學系和物理系研究生周忠濤（音譯，Chung-Tao Chou）說，「人們對磁鐵的認識已有數千年，但將磁性融入電子產品的方法卻相當有限。這次展示一種有效利用磁性的方法，為未來的應用和研究開闢更多可能性。」

劉路橋（音譯，Luqiao Liu）則表示，「在這項工作中，我們結合磁學和半導體物理學來實現有用的自旋電子裝置。現在電晶體不僅能開關，還能記憶資訊。另外，我們能以更大的幅度切換電晶體，使其訊號變得更強，從而更快、更可靠的讀取訊息。」◇
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感想:科技不斷進步，期待能夠有更多的應用。

作者: good123456789tw 時間: 前天 13:26

漲見識了。

作者: zebron 時間: 前天 20:02

這是材料科學與自旋電子學領域的一項重大進展！MIT（麻省理工學院）和捷克布拉格化工大學（VŠCHT）的研究團隊在2025年9月發表於《Physical Review Letters》的論文中，詳細描述了使用二維反鐵磁半導體CrSBr（硫溴化鉻）取代傳統矽基電晶體通道的創新設計。這不僅實現了磁性電晶體的低功耗切換，還開啟了邏輯運算與非揮發性記憶體整合的可能性。下面我來分享一些評論，從技術意義、潛在影響到挑戰角度出發。

技術意義

CrSBr作為一種van der Waals材料，具有獨特的優勢：它在空氣中穩定（不像許多二維磁性材料易氧化），同時兼備強磁性和優異的電子特性。研究團隊透過外部磁場或電流調控其磁態，實現電流切換幅度高達10倍（磁電阻達1500%），遠超以往磁性電晶體的幾個百分點。這意味著電晶體不僅能像傳統矽基一樣「開/關」電流，還能利用磁態儲存資料，而無需額外電源維持狀態——這是邁向「記憶體即邏輯」（in-memory computing）的關鍵一步。

在X（前Twitter）上，MIT官方帳號在9月29日分享此新聞，引發了如@LaurentSierra1的回應，他興奮地指出這可能「開啟量子計算互聯的新路徑」，並強調雖然材料毒性需注意，但前景看好。另一位@Compoundarxiv用戶則簡潔評價，這是「融合邏輯+非揮發記憶的磁性電晶體，承諾超低功耗的自旋電子計算」。

潛在影響

•  能源效率與小型化：傳統矽電晶體受物理極限限制，無法在低電壓下高效運作。CrSBr磁性電晶體可大幅降低功耗（切換時只需微弱磁場或電流），適合用於AI晶片、手機或數據中心，預計能減少電子設備的碳足跡。

•  自旋電子學應用：這不僅限於電晶體，還可能擴展到磁感測器或量子位元控制。想像一下，未來晶片內建磁記憶，能加速邊緣運算或神經形態計算。

•  跨領域啟發：如@noctem26在X上的腦洞大開，他將其應用到「意識場適配器」（CFA）或量子骨架介面，雖然聽起來科幻，但反映了這項技術對混合量子-經典系統的潛力。
媒體如MIT News和Interesting Engineering也熱議這是「電子學的轉折點」，強調其對更小、更快、更綠色電路的貢獻。

挑戰與展望

當然，這還處於原型階段。X上有些討論提到材料大規模生產難度（如晶圓生長不均勻）、熱穩定性（高溫下磁態易亂）、以及與現有CMOS製程的整合問題。@SoMuchInfoOk在8月的一篇帖文雖聚焦CrSBr的納米光子應用，但也暗示其磁性需精細調控以避免環境敏感。
總體來說，這是自2010年代二維磁性材料興起以來的一大里程碑，預計將加速自旋電子學商業化。如果你對特定應用（如量子計算整合）感興趣，我可以再挖深一點！

作者: maze833 時間: 昨天 04:34

看來科技又更加進步了

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