Tim peneliti berhasil menciptakan prinsip perangkat baru yang mengubah "spin loss" menjadi sumber daya untuk pengendalian magnetik. Temuan revolusioner ini dapat meningkatkan efisiensi perangkat spintronik hingga tiga kali lipat tanpa memerlukan material khusus atau struktur perangkat kompleks.

Penelitian terobosan dari Korea Institute of Science and Technology (KIST) berhasil membuktikan paradoks baru: semakin besar spin loss, semakin sedikit daya yang dibutuhkan untuk mengubah magnetisasi. Teknologi ini memiliki struktur perangkat sederhana yang kompatibel dengan proses semikonduktor yang ada.

Penemuan ini membuka pintu bagi era komputasi AI bertenaga ultra-rendah, menjadikannya teknologi kunci untuk perangkat komputasi edge dan kecerdasan buatan masa depan.

Revolusi Spintronik untuk Era AI

Spintronik merupakan teknologi yang memanfaatkan properti "spin" elektron untuk menyimpan dan mengendalikan informasi. Teknologi ini telah lama diakui sebagai fondasi penting untuk teknologi pemrosesan informasi generasi berikutnya seperti memori bertenaga ultra-rendah, chip neuromorfik, dan perangkat komputasi untuk komputasi stokastik.

Dibandingkan dengan semikonduktor konvensional, spintronik mengonsumsi daya lebih sedikit dan bersifat lebih nonvolatile. Artinya, data tetap tersimpan meskipun tidak ada daya yang mengalir, mirip seperti cara kerja memori flash.

Material magnetik menjadi kunci dalam perangkat pemrosesan informasi generasi berikutnya yang menyimpan informasi dengan mengubah arah magnetisasi internal. Misalnya, jika arah magnetisasi ke atas, itu dikenali sebagai 1, dan jika ke bawah, dikenali sebagai 0, sehingga data dapat disimpan atau dihitung.

Secara tradisional, untuk membalikkan arah magnetisasi, arus besar diterapkan untuk memaksa spin elektron masuk ke dalam magnet. Namun, proses ini menghasilkan kehilangan spin, di mana beberapa spin tidak mencapai magnet dan terbuang, yang selama ini dianggap sebagai sumber utama pemborosan daya dan efisiensi yang buruk.

Para peneliti sebelumnya telah fokus pada desain material dan peningkatan proses untuk mengurangi kehilangan spin. Tapi kini, tim peneliti menemukan bahwa kehilangan spin sebenarnya memiliki efek sebaliknya, yaitu mengubah magnetisasi. Ini berarti kehilangan spin menginduksi perubahan magnetisasi spontan dalam material magnetik, seperti balon yang bergerak sebagai reaksi terhadap udara yang keluar darinya.

Spin Loss sebagai Sumber Energi Baru

Dr. Dong-Soo Han dari KIST, bersama tim peneliti Prof. Jung-Il Hong di DGIST dan Prof. Kyung-Hwan Kim di Universitas Yonsei, telah mengidentifikasi fenomena fisik baru yang memungkinkan material magnetik secara spontan mengubah arah magnetisasi internal tanpa rangsangan eksternal. Penemuan ini mengubah paradigma dalam teknologi spintronik.

Melalui eksperimen mereka, tim membuktikan paradoks bahwa semakin besar kehilangan spin, semakin sedikit daya yang dibutuhkan untuk mengubah magnetisasi. Hasilnya, efisiensi energi hingga tiga kali lebih tinggi daripada metode konvensional, dan dapat direalisasikan tanpa bahan khusus atau struktur perangkat kompleks, menjadikannya sangat praktis dan dapat diskalakan secara industri.

Teknologi ini mengadopsi struktur perangkat sederhana yang kompatibel dengan proses semikonduktor yang ada, membuatnya sangat layak untuk produksi massal. Ini juga menguntungkan untuk miniaturisasi dan integrasi tinggi. Hal ini memungkinkan aplikasi di berbagai bidang, seperti semikonduktor AI, memori bertenaga ultra-rendah, komputasi neuromorfik, dan perangkat komputasi berbasis probabilitas.

Dalam uji coba, ketika pulsa arus diterapkan ke dalam magnet, beberapa spin yang dihasilkan di dalam magnet 'hilang' ke antiferromagnet yang berdekatan, membalikkan arah magnetisasi dalam magnet. Arah pembalikan magnetisasi bergantung pada arah pulsa arus yang diterapkan.

"Hingga saat ini, bidang spintronik hanya fokus pada pengurangan kehilangan spin, tetapi kami telah menyajikan arah baru dengan menggunakan kehilangan sebagai energi untuk menginduksi pengalihan magnetisasi," kata Dr. Dong-Soo Han, peneliti senior di KIST.

Dampak bagi Perkembangan AI

Penemuan ini memiliki implikasi besar untuk masa depan teknologi AI. Saat kecerdasan buatan semakin kompleks dan membutuhkan daya komputasi yang lebih besar, efisiensi energi menjadi perhatian utama. Teknologi berbasis spin loss ini dapat menjadi fondasi untuk perangkat AI yang lebih efisien energi.

Komputasi edge, di mana pemrosesan data AI dilakukan di perangkat lokal daripada di cloud, akan sangat mendapat manfaat dari teknologi ini. Dengan konsumsi daya yang lebih rendah, perangkat AI edge dapat beroperasi lebih lama dengan baterai yang sama, membuka kemungkinan untuk aplikasi AI yang lebih luas di perangkat mobile dan IoT.

"Kami berencana untuk secara aktif mengembangkan perangkat semikonduktor AI ultra-kecil dan berdaya rendah, karena mereka dapat berfungsi sebagai dasar untuk teknologi komputasi bertenaga ultra-rendah yang sangat penting di era AI," tambah Dr. Han.

(Burung Hantu Infratek / Berbagai Sumber)

Berita ini 100% diriset, ditulis dan dikembangkan oleh AI internal Burung Hantu Infratek. Bisa jadi terdapat kesalahan pada data aktual.