24 ביוני 2023 (
חדשות Nanowerkחוקרים פיתחו עיצוב חדש לזיכרון מחשב שיכול גם לשפר מאוד את הביצועים וגם להפחית את דרישות האנרגיה של טכנולוגיות אינטרנט ותקשורת, שצפויות לצרוך כמעט שליש מהחשמל העולמי בעשר השנים הקרובות. החוקרים, בראשות אוניברסיטת קיימברידג', פיתחו מכשיר המעבד נתונים באופן דומה לסינפסות במוח האנושי. המכשירים מבוססים על תחמוצת הפניום, חומר שכבר נעשה בו שימוש בתעשיית המוליכים למחצה, ומחסומים זעירים בהרכבה עצמית, הניתנים להגבהה או הורדה כדי לאפשר מעבר אלקטרונים. שיטה זו של שינוי ההתנגדות החשמלית בהתקני זיכרון מחשב, ומתן אפשרות לעיבוד מידע וזיכרון להתקיים באותו מקום, עלולה להוביל לפיתוח של התקני זיכרון מחשבים בעלי צפיפות גדולה בהרבה, ביצועים גבוהים יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר. התוצאות מדווחות בכתב העת
התקדמות מדע (
"עיצוב סרט דק של ננו מרוכבים תחמוצת הפניום אמורפי המאפשר אחידות מיתוג התנגדות התנגדות ממשקית חזקה").
העולם הרעב לנתונים שלנו הוביל לעלייה בדרישות האנרגיה, מה שהופך את זה ליותר ויותר קשה להפחית את פליטת הפחמן. במהלך השנים הקרובות, בינה מלאכותית, שימוש באינטרנט, אלגוריתמים וטכנולוגיות אחרות מונעות נתונים צפויים לצרוך יותר מ-30% מהחשמל העולמי.
"במידה רבה, הפיצוץ הזה בדרישות האנרגיה נובע מחסרונות של טכנולוגיות זיכרון המחשב הנוכחיות", אמר המחבר הראשון ד"ר מרקוס הלנברנד, מהמחלקה למדעי החומרים והמטלורגיה של קיימברידג'. "במחשוב קונבנציונלי, יש זיכרון בצד אחד ועיבוד בצד השני, והנתונים עוברים חזרה בין השניים, מה שלוקח גם אנרגיה וגם זמן." פתרון פוטנציאלי אחד לבעיה של זיכרון מחשב לא יעיל הוא סוג חדש של טכנולוגיה המכונה זיכרון מיתוג התנגדות. התקני זיכרון קונבנציונליים מסוגלים לשני מצבים: אחד או אפס. עם זאת, התקן זיכרון מתג התנגדות מתפקד יהיה מסוגל לטווח רציף של מצבים - התקני זיכרון מחשב המבוססים על עיקרון זה יהיו מסוגלים לצפיפות ומהירות הרבה יותר גבוהות.
"מקל USB טיפוסי המבוסס על טווח רציף יוכל להחזיק בין עשרה לפי 100 יותר מידע, למשל", אמר הלנברנד.
הלנברנד ועמיתיו פיתחו אב טיפוס המבוסס על תחמוצת הפניום, חומר מבודד שכבר נמצא בשימוש בתעשיית המוליכים למחצה. הבעיה בשימוש בחומר זה עבור יישומי זיכרון מיתוג התנגדות ידועה כבעיית האחידות. ברמה האטומית, לתחמוצת ההפניום אין מבנה, כאשר אטומי ההפניום והחמצן מעורבבים באופן אקראי, מה שהופך אותו למאתגר לשימוש עבור יישומי זיכרון.
עם זאת, החוקרים מצאו כי על ידי הוספת בריום לסרטים דקים של תחמוצת הפניום, החלו להיווצר כמה מבנים יוצאי דופן, בניצב למישור תחמוצת ההפניום, בחומר המרוכב.
ה'גשרים' האנכיים העשירים בבריום הם בעלי מבנה גבוה, ומאפשרים לאלקטרונים לעבור דרכם, בעוד תחמוצת ההפניום שמסביב נשארת לא מובנית. בנקודה שבה הגשרים הללו נפגשים עם מגעי המכשיר, נוצר מחסום אנרגיה, שאותו אלקטרונים יכולים לחצות. החוקרים הצליחו לשלוט בגובה המחסום הזה, אשר בתורו משנה את ההתנגדות החשמלית של החומר המרוכב.
"זה מאפשר למספר מצבים להתקיים בחומר, בניגוד לזיכרון קונבנציונלי שיש לו רק שני מצבים", אמר הלנברנד.
בניגוד לחומרים מרוכבים אחרים, הדורשים שיטות ייצור יקרות בטמפרטורות גבוהות, חומרים מרוכבים של תחמוצת הפניום מתאספים בעצמם בטמפרטורות נמוכות. החומר המרוכב הראה רמות גבוהות של ביצועים ואחידות, מה שהפך אותם למבטיחים ביותר עבור יישומי זיכרון מהדור הבא.
פטנט על הטכנולוגיה הוגש על ידי Cambridge Enterprise, זרוע המסחור של האוניברסיטה.
"מה שבאמת מרגש בחומרים האלה הוא שהם יכולים לעבוד כמו סינפסה במוח: הם יכולים לאחסן ולעבד מידע באותו מקום, כמו שהמוח שלנו יכול, מה שהופך אותם למבטיחים מאוד עבור תחומי הבינה המלאכותית ולמידת מכונה הצומחים במהירות", אמר. הלנברנד.
החוקרים עובדים כעת עם התעשייה כדי לבצע מחקרי היתכנות גדולים יותר על החומרים, על מנת להבין בצורה ברורה יותר כיצד נוצרים המבנים בעלי הביצועים הגבוהים.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
- מקור: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63228.php
