Spintronics是寻求超越CMOS未来的一条新路径。在当今的电子设备利用电子电荷的地方，自旋电子学具有另一个关键特性：电子的自旋，即其固有的角动量，其指向“上”或“下”。自旋电子器件比CMOS器件耗电少得多，即使关闭电源，它们也可以保留其数据。

　　自旋已在内存中使用，例如磁阻RAM（MRAM）。但是，为了执行逻辑运算而操纵微小的磁效应更加困难。例如，在2018年，麻省理工学院的研究人员做把氢离子作为自旋电子晶体管的尝试。他们的努力是非常初步的。该团队 承认，要开发出能够存储和处理信息的功能齐全的自旋电子晶体管，还有很长的路要走。

　　现在，由博士学位候选人Eline Raymenants领导的imec和Intel的研究人员 已经创建了一种自旋电子逻辑器件，该器件可以用电流而不是磁场进行完全控制。Intel-imec团队在最近的IEEE国际电子设备会议（IEDM）上介绍了其工作。

　　电子的自旋产生磁矩。当许多具有相同自旋的电子靠在一起时，它们的磁矩可以对齐并合力以形成更大的磁场。这样的区域称为magnetic domain，并且domains之间的边界称为domain walls。一种材料可以包括许多这样的domain和domain walls，它们像磁化的马赛克一样组装。

　　设备可以在这些域中对0和1进行编码。指向“上”的域可能表示0，其中“下”是1。Intel-imec的设备把domain放置在纳米级线的single-file的line中。然后，该设备使用电流沿导线移动这些区域及其壁，就像沿着火车轨道上的汽车一样。

　　轨道在磁性隧道结（ magnetic tunnel junctionMTJ）处与switch相交。它类似于当今硬盘的读取头，但是研究人员已经实现了一种新型的MTJ，该MTJ经过优化可以更快地移动domain walls。MTJ从轨道读取信息并充当逻辑输入。在IEDM上，研究人员提出了一种概念证明：几个MTJ相当于与门。

　　同样的MTJ也是将信息写入磁道的地方。为此，Intel-imec设备使用与当今MRAM中相同的技术。该器件通过自旋极化电流-大多数电子在一个方向上自旋-通过magnetic domain。该电流可以重新排列磁场的方向，从而在此过程中创建或编辑domain walls。

　　它类似于racetrack存储器，这是十年前首次提出的一种实验性数据存储形式。racetrack存储器还将信息写入magnetic domains ，并使用电流沿纳米线或“racetrack”将这些magnetic domains穿梭（shuttle）。但是，Intel-imec设备利用了材料方面的优势，使domain walks可以更快地沿线向下移动。研究人员说，这是允许逻辑的关键。

　　imec的研究人员Van Dai Nguyen表示，到目前为止，研究人员主要集中在优化这些材料上。

　　Intel-imec团队并不孤单。2020年初，苏黎世联邦理工学院的研究人员使用domain walls逻辑创建了逻辑门。麻省理工学院的研究人员最近还展示了一种基于domain walls的人工神经元。像Intel-imec研究人员和racetrack存储器一样，这些设备还使用电流将domain向下移动。

　　但是，苏黎世和麻省理工学院的设备依靠磁场来写入信息。对于逻辑，这不是理想的。imec的研究人员Iuliana Radu说：“如果构建逻辑电路，您将不会放……一块巨大的磁铁，您可以改变方向或打开或关闭以实现逻辑。” Radu说，完全的电气控制也将允许将Intel-imec设备连接到CMOS电路。

　　研究人员说，他们的下一步将是展示其装置的实际作用。他们设计了一个多数门，如果大多数输入为正，则返回正结果。但是，Radu说，他们还没有真正探索这种设计。只有到那时，研究人员才能知道他们的自旋电子学逻辑将如何与CMOS建立相抗衡。