24. június 2023. (
Nanowerk News) A kutatók olyan új kialakítást fejlesztettek ki a számítógép memóriájához, amely nagymértékben javíthatja a teljesítményt, és csökkentheti az internetes és kommunikációs technológiák energiaigényét, amelyek az előrejelzések szerint a következő tíz évben a globális villamosenergia-fogyasztás közel egyharmadát fogyasztják el. A Cambridge-i Egyetem vezette kutatók olyan eszközt fejlesztettek ki, amely az emberi agy szinapszisaihoz hasonló módon dolgozza fel az adatokat. Az eszközök alapja a félvezetőiparban már használt hafnium-oxid, és apró, önszerelhető korlátok, amelyek emelésével vagy leengedésével lehetővé teszik az elektronok áthaladását. Ez a módszer a számítógépes memóriaeszközök elektromos ellenállásának megváltoztatására, és lehetővé teszi, hogy az információfeldolgozás és a memória egy helyen létezzen, sokkal nagyobb sűrűségű, nagyobb teljesítményű és alacsonyabb energiafogyasztású számítógépes memóriaeszközök kifejlesztéséhez vezethet. Az eredményekről a folyóiratban számolnak be
Tudomány előlegek (
"Amorf hafnium-oxid nanokompozitok vékonyrétegű kialakítása, amely lehetővé teszi az erős határfelületi rezisztív kapcsolási egyenletességet").
Adatra éhes világunk az energiaigények megnövekedéséhez vezetett, és egyre nehezebbé teszi a szén-dioxid-kibocsátás csökkentését. A következő néhány évben a mesterséges intelligencia, az internethasználat, az algoritmusok és más adatvezérelt technológiák várhatóan a globális villamosenergia-fogyasztás több mint 30%-át fogyasztják el.
„Az energiaigények robbanásszerű növekedése nagyrészt a jelenlegi számítógépes memóriatechnológiák hiányosságainak tudható be” – mondta Dr. Markus Hellenbrand, a Cambridge-i Anyagtudományi és Kohászati Tanszék első szerzője. "A hagyományos számítástechnikában az egyik oldalon a memória, a másikon a feldolgozás található, és az adatok visszakeverednek a kettő között, ami energiát és időt is vesz igénybe." A nem hatékony számítógépmemória problémájának egyik lehetséges megoldása a rezisztív kapcsolómemória néven ismert új típusú technológia. A hagyományos memóriaeszközök két állapotra képesek: egy vagy nulla. Egy működőképes rezisztív kapcsolómemória azonban folyamatos állapottartományra lenne képes – az ezen az elven működő számítógépes memóriaeszközök sokkal nagyobb sűrűségre és sebességre lennének képesek.
„Egy tipikus, folyamatos hatótávolságú USB-meghajtó például tíz-százszor több információt képes tárolni” – mondta Hellenbrand.
Hellenbrand és munkatársai a félvezetőiparban már használt hafnium-oxid alapú szigetelőanyag prototípusát fejlesztették ki. Ennek az anyagnak a rezisztív kapcsolómemória-alkalmazásokhoz való felhasználásával kapcsolatos probléma egységességi problémaként ismert. Atomi szinten a hafnium-oxidnak nincs szerkezete, a hafnium- és az oxigénatomok véletlenszerűen keverednek, ami kihívást jelent memóriaalkalmazásokhoz.
A kutatók azonban azt találták, hogy báriumot adva vékony hafnium-oxid filmekhez, néhány szokatlan struktúra kezdett kialakulni a hafnium-oxid síkjára merőlegesen a kompozit anyagban.
Ezek a függőleges báriumban gazdag „hidak” erősen strukturáltak, és lehetővé teszik az elektronok áthaladását, miközben a környező hafnium-oxid strukturálatlan marad. Azon a ponton, ahol ezek a hidak találkoznak az eszköz érintkezőivel, egy energiagát jött létre, amelyen az elektronok átjuthatnak. A kutatóknak sikerült szabályozniuk ennek az akadálynak a magasságát, ami viszont megváltoztatja a kompozit anyag elektromos ellenállását.
"Ez lehetővé teszi több állapot létezését az anyagban, ellentétben a hagyományos memóriával, amelynek csak két állapota van" - mondta Hellenbrand.
Ellentétben más kompozit anyagokkal, amelyek költséges, magas hőmérsékletű gyártási eljárásokat igényelnek, ezek a hafnium-oxid kompozitok alacsony hőmérsékleten önösszeállnak. A kompozit anyag magas szintű teljesítményt és egyenletességet mutatott, így nagyon ígéretesek a következő generációs memóriaalkalmazások számára.
A technológiára szabadalmat nyújtott be a Cambridge Enterprise, az egyetem kereskedelmi üzletága.
"Az igazán izgalmas ezekben az anyagokban az az, hogy szinapszisként működhetnek az agyban: ugyanazon a helyen tárolhatják és dolgozhatják fel az információkat, akárcsak az agyunk, így nagyon ígéretesek a gyorsan növekvő mesterséges intelligencia és a gépi tanulás területén" Hellenbrand.
A kutatók jelenleg az iparral dolgoznak azon, hogy nagyobb megvalósíthatósági tanulmányokat készítsenek az anyagokon, hogy jobban megértsék, hogyan alakulnak ki a nagy teljesítményű szerkezetek.
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Autóipar / elektromos járművek, Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- BlockOffsets. A környezetvédelmi ellentételezési tulajdon korszerűsítése. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63228.php
