未来半导体芯片将逐渐向自旋芯片转型

在第三届国际前沿科技创新大会上，中国科学院院士、南京大学教授都有为受邀作报告，他认为：“我们正经历着以纳米科技为主导的第四次产业革命，现在重视纳米科技的国家很可能成为本世纪的先进国家。”会后，重庆日报记者对都有为进行了专访。

在都有为看来，新的产业革命和新的核心技术兴起之时，也给各国提供了一次重新“洗牌”的机会，它使后进国家通过发展新的主导产业实现经济的跨越发展和经济赶超成为可能。这也是为什么要重视现在和未来产业革命的原因。“美国IBM首席科学家曾说过，正像上世纪70年代微电子技术产生了信息革命一样，纳米科学技术将成为21世纪信息时代的核心，带来第四次产业革命。”

人类进入智能化时代，而人工智能需要芯片作为基础。他介绍，芯片原理简单，目前计算机采用二进位运算，只要有两个稳定的、能快速转化的物理状态，就可以0和1代表进行运算。比如半导体芯片利用晶体管的通与断，即电荷存在与否代表0和1；自旋芯片利用自旋朝上与朝下两个状态代表0和1。但是，芯片制备却非常麻烦，需要5000道工序。一颗芯片只有指甲盖大小，其中却有数公里长的导线，几千万根甚至数亿只晶体管。

都院士认为，在芯片的应用上，我们将逐渐从半导体芯片向自旋芯片转型。

实际上，与电荷一样，自旋也是电子的本征特性，随着自旋电子学这一学科的发展，其在很多领域中崭露头角。由于自旋芯片比半导体芯片具有更多优点，比如非易失性、抗辐射性、高运算速度等，在2008年日本卫星上就用自旋芯片全面替代半导体芯片，2013年欧洲空客A350飞机就开始采用自旋芯片控制系统，2018年韩国三星宣布将自旋芯片用于手机。原则上，自旋芯片可取代各类存储器的应用，成为未来的通用存储器。

“不过，目前国内只有两家公司准备将自旋芯片产业化，可以说与国外还有很大差距。”他建议，要加快发展自旋芯片这种核心高端芯片，最好能建立政产学研相结合的产业研究平台，提供强大的人才与技术支撑，才能在竞争激烈的市场中立于不败之地，才能真正推动产业发展。
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