نوع جدید حافظه رایانه می تواند مصرف انرژی را تا حد زیادی کاهش دهد و عملکرد را بهبود بخشد

24 ژوئن 2023 (اخبار نانوورکمحققان طرح جدیدی را برای حافظه کامپیوتر ایجاد کرده‌اند که می‌تواند عملکرد را تا حد زیادی بهبود بخشد و تقاضای انرژی اینترنت و فناوری‌های ارتباطی را کاهش دهد، که پیش‌بینی می‌شود تا ده سال آینده نزدیک به یک سوم برق جهان را مصرف کند. محققان به رهبری دانشگاه کمبریج، دستگاهی ابداع کردند که داده ها را به روشی مشابه سیناپس های مغز انسان پردازش می کند. این دستگاه‌ها بر پایه اکسید هافنیوم، ماده‌ای که قبلاً در صنعت نیمه‌رساناها استفاده می‌شد، و موانع کوچک خودآرایی ساخته شده‌اند که می‌توانند برای عبور الکترون‌ها بالا یا پایین شوند. این روش تغییر مقاومت الکتریکی در دستگاه‌های حافظه رایانه و اجازه دادن به پردازش اطلاعات و حافظه در یک مکان، می‌تواند منجر به توسعه دستگاه‌های حافظه رایانه‌ای با تراکم بسیار بیشتر، عملکرد بالاتر و مصرف انرژی کمتر شود. نتایج در مجله گزارش شده است با پیشرفتهای علمی ("طراحی لایه نازک نانوکامپوزیت های آمورف اکسید هافنیوم که یکنواختی سوئیچینگ مقاومتی سطحی قوی را ممکن می کند"). دنیای پر داده ما منجر به افزایش تقاضای انرژی شده است و کاهش انتشار کربن را دشوارتر می کند. انتظار می‌رود در چند سال آینده، هوش مصنوعی، استفاده از اینترنت، الگوریتم‌ها و سایر فناوری‌های مبتنی بر داده بیش از 30 درصد برق جهان را مصرف کنند. دکتر مارکوس هلنبراند، نویسنده اول، از دپارتمان علم مواد و متالورژی کمبریج، گفت: «تا حد زیادی، این انفجار در تقاضای انرژی به دلیل کاستی‌های فناوری‌های حافظه رایانه فعلی است. در محاسبات معمولی، حافظه در یک طرف و پردازش در طرف دیگر وجود دارد و داده ها بین این دو جابجا می شوند که هم انرژی و هم زمان می برد. یک راه حل بالقوه برای مشکل حافظه ناکارآمد رایانه، نوع جدیدی از فناوری است که به حافظه سوئیچینگ مقاومتی معروف است. دستگاه های حافظه معمولی قادر به دو حالت هستند: یک یا صفر. با این حال، یک دستگاه حافظه سوئیچینگ مقاومتی کارآمد، می‌تواند طیف مداومی از حالت‌ها را داشته باشد - دستگاه‌های حافظه رایانه‌ای بر اساس این اصل می‌توانند چگالی و سرعت بسیار بیشتری داشته باشند. هلن برند می گوید: «مثلاً یک USB معمولی مبتنی بر برد پیوسته می تواند بین ده تا 100 برابر اطلاعات بیشتری را در خود نگه دارد. هلن برند و همکارانش نمونه اولیه دستگاهی را بر اساس اکسید هافنیوم، یک ماده عایق که قبلا در صنعت نیمه هادی ها استفاده می شود، توسعه دادند. مشکل استفاده از این ماده برای کاربردهای حافظه سوئیچینگ مقاومتی به عنوان مشکل یکنواختی شناخته می شود. در سطح اتمی، اکسید هافنیوم ساختاری ندارد و اتم‌های هافنیوم و اکسیژن به‌طور تصادفی با هم مخلوط می‌شوند و استفاده از آن را برای کاربردهای حافظه چالش‌برانگیز می‌سازد. با این حال، محققان دریافتند که با افزودن باریم به لایه‌های نازک اکسید هافنیوم، برخی ساختارهای غیرعادی شروع به شکل‌گیری عمود بر صفحه اکسید هافنیوم در ماده کامپوزیت کردند. این پل‌های عمودی غنی از باریم ساختار بالایی دارند و به الکترون‌ها اجازه عبور می‌دهند، در حالی که اکسید هافنیوم اطراف بدون ساختار باقی می‌ماند. در نقطه‌ای که این پل‌ها با تماس‌های دستگاه برخورد می‌کنند، یک سد انرژی ایجاد شد که الکترون‌ها می‌توانند از آن عبور کنند. محققان توانستند ارتفاع این مانع را کنترل کنند که به نوبه خود مقاومت الکتریکی ماده کامپوزیت را تغییر می دهد. هلنبراند گفت: «این اجازه می دهد تا چندین حالت در ماده وجود داشته باشد، برخلاف حافظه معمولی که فقط دو حالت دارد. برخلاف سایر مواد کامپوزیتی که به روش‌های گران قیمت تولید در دمای بالا نیاز دارند، این کامپوزیت‌های اکسید هافنیوم در دماهای پایین به خودی خود مونتاژ می‌شوند. مواد کامپوزیت سطوح بالایی از عملکرد و یکنواختی را نشان دادند، که آنها را برای کاربردهای حافظه نسل بعدی بسیار امیدوارکننده کرد. حق اختراع این فناوری توسط کمبریج انترپرایز، بازوی تجاری سازی دانشگاه، ثبت شده است. این مواد واقعاً هیجان‌انگیز است این است که می‌توانند مانند یک سیناپس در مغز کار کنند: آنها می‌توانند اطلاعات را در همان مکان ذخیره و پردازش کنند، مانند مغز ما، و آنها را برای زمینه‌های در حال رشد هوش مصنوعی و یادگیری ماشین بسیار امیدوارکننده می‌کند. هلن برند. محققان در حال حاضر با صنعت کار می کنند تا مطالعات امکان سنجی بزرگ تری بر روی مواد انجام دهند تا درک بهتری از نحوه شکل گیری ساختارهای با کارایی بالا داشته باشند.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63228.php