새로운 유형의 컴퓨터 메모리는 에너지 사용을 크게 줄이고 성능을 향상시킬 수 있습니다.

24 년 2023 월 XNUMX 일 (나노 워크 뉴스) 연구원들은 향후 XNUMX년 이내에 전 세계 전력의 거의 XNUMX분의 XNUMX을 소비할 것으로 예상되는 인터넷 및 통신 기술의 성능을 크게 향상시키고 에너지 수요를 줄일 수 있는 컴퓨터 메모리를 위한 새로운 설계를 개발했습니다. 캠브리지 대학이 이끄는 연구원들은 인간 두뇌의 시냅스와 유사한 방식으로 데이터를 처리하는 장치를 개발했습니다. 이 장치는 반도체 산업에서 이미 사용되는 재료인 하프늄 산화물과 전자가 통과할 수 있도록 높이거나 낮출 수 있는 작은 자체 조립 장벽을 기반으로 합니다. 컴퓨터 메모리 장치의 전기 저항을 변경하고 정보 처리와 메모리가 같은 위치에 존재하도록 하는 이 방법은 훨씬 더 높은 밀도, 더 높은 성능 및 더 낮은 에너지 소비를 가진 컴퓨터 메모리 장치의 개발로 이어질 수 있습니다. 결과는 저널에 보고됩니다. 과학의 발전 ("강력한 계면 저항성 스위칭 균일성을 가능하게 하는 비정질 산화하프늄 나노복합체의 박막 설계"). 데이터에 굶주린 우리의 세계는 에너지 수요의 급증으로 이어져 탄소 배출을 줄이는 것이 그 어느 때보다 어려워졌습니다. 향후 몇 년 내에 인공 지능, 인터넷 사용, 알고리즘 및 기타 데이터 기반 기술은 전 세계 전기의 30% 이상을 소비할 것으로 예상됩니다. 케임브리지 소재 과학 및 야금학과의 제XNUMX저자 Markus Hellenbrand 박사는 “대부분 에너지 수요의 폭발적인 증가는 현재 컴퓨터 메모리 기술의 단점 때문입니다. "기존 컴퓨팅에서는 한 쪽에는 메모리가 있고 다른 쪽에는 처리가 있으며 데이터는 둘 사이에서 뒤섞여서 에너지와 시간이 모두 소모됩니다." 비효율적인 컴퓨터 메모리 문제에 대한 한 가지 가능한 해결책은 저항 스위칭 메모리로 알려진 새로운 유형의 기술입니다. 기존의 메모리 장치는 XNUMX 또는 XNUMX의 두 가지 상태가 가능합니다. 그러나 작동하는 저항 스위칭 메모리 장치는 상태의 연속적인 범위가 가능할 것입니다. 이 원리에 기반한 컴퓨터 메모리 장치는 훨씬 더 큰 밀도와 속도가 가능할 것입니다. Hellenbrand는 "연속 범위를 기반으로 하는 일반적인 USB 스틱은 예를 들어 100배에서 XNUMX배 더 많은 정보를 저장할 수 있습니다."라고 말했습니다. Hellenbrand와 그의 동료들은 반도체 산업에서 이미 사용되는 절연 재료인 하프늄 산화물을 기반으로 하는 프로토타입 장치를 개발했습니다. 저항성 스위칭 메모리 애플리케이션에 이 재료를 사용하는 것과 관련된 문제는 균일성 문제로 알려져 있습니다. 원자 수준에서 하프늄 산화물은 구조가 없으며 하프늄과 산소 원자가 무작위로 혼합되어 있어 메모리 응용 분야에 사용하기가 어렵습니다. 그러나 연구원들은 하프늄 산화물의 박막에 바륨을 추가함으로써 복합 재료에서 하프늄 산화물 평면에 수직으로 일부 특이한 구조가 형성되기 시작했다는 것을 발견했습니다. 이러한 수직 바륨이 풍부한 '다리'는 고도로 구조화되어 있어 전자가 통과할 수 있는 반면 주변의 하프늄 산화물은 구조화되지 않은 상태로 남아 있습니다. 이러한 브리지가 장치 접점과 만나는 지점에서 전자가 교차할 수 있는 에너지 장벽이 생성되었습니다. 연구원들은 이 장벽의 높이를 제어할 수 있었고, 이는 복합 재료의 전기 저항을 변경했습니다. Hellenbrand는 "이는 두 가지 상태만 있는 기존 메모리와 달리 재료에 여러 상태가 존재할 수 있게 합니다."라고 말했습니다. 고가의 고온 제조 방법이 필요한 다른 복합 재료와 달리 이러한 하프늄 산화물 복합 재료는 저온에서 자가 조립됩니다. 복합 재료는 높은 수준의 성능과 균일성을 보여 차세대 메모리 응용 분야에 매우 유망합니다. 이 기술에 대한 특허는 대학의 상용화 부서인 Cambridge Enterprise에 의해 제출되었습니다. "이러한 물질에 대해 정말 흥미로운 점은 뇌의 시냅스처럼 작동할 수 있다는 것입니다. 우리 뇌가 할 수 있는 것과 같은 장소에서 정보를 저장하고 처리할 수 있어 빠르게 성장하는 AI 및 기계 학습 분야에 매우 유망합니다."라고 말했습니다. 헬렌브랜드. 연구원들은 이제 고성능 구조가 어떻게 형성되는지 더 명확하게 이해하기 위해 재료에 대한 더 큰 타당성 연구를 수행하기 위해 업계와 협력하고 있습니다.

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• 출처: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63228.php