Prototyp počítačovej pamäte sa vzdal jednotky a nuly pre hustejšie ukladanie dát
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 29. 6. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z Cambridgeskej univerzity vyvinuli nový prototyp počítačovej pamäte, ktorý by mohol priniesť rýchlejšie čipy, do ktorých by sa dalo uložiť až 100-krát viac údajov. Systém pritom pozostáva z báriových premostení medzi vrstvami neusporiadaného materiálu.
Akokoľvek výkonná môže byť súčasná počítačová technológia, existuje niekoľko tvrdých obmedzení. Údaje sú zakódované len do dvoch stavov, ktorými sú 1 alebo 0. A tieto údaje sa ukladajú a spracúvajú v rôznych častiach počítačového systému, takže sa musia presúvať sem a tam, čo spotrebúva energiu a čas.
No nová forma počítačovej pamäte, takzvaná rezistívna spínacia pamäť, bola navrhnutá tak, aby bola oveľa efektívnejšia. Dokáže totiž namiesto preklopenia informácie do jedného z dvoch možných stavov (1 alebo 0) vytvoriť súvislý rozsah stavov. Dosahuje to privádzaním elektrického prúdu do určitých typov materiálov. To spôsobuje, že ich elektrický odpor sa buď zosilňuje, alebo zoslabuje. Široké spektrum týchto miernych rozdielov v elektrickom odpore potom vytvára sériu možných stavov na uloženie údajov.
„Typický USB kľúč založený na kontinuálnom rozsahu by bol schopný uchovať napríklad 10 až 100-krát viac informácií,“ povedal Dr. Markus Hellenbrand, prvý autor štúdie.
Pre novú štúdiu tím vyvinul prototyp rezistívneho spínacieho pamäťového zariadenia vyrobeného z materiálu nazývaného ako oxid hafnia. Ten sa už používa v polovodičovom priemysle ako izolant. Za normálnych okolností je jeho použitie na pamäť náročné, pretože nemá žiadnu štruktúru na atómovej úrovni- Jeho atómy hafnia a kyslíka sú náhodne zmiešané. Výskumníci z Cambridge však zistili, že pridanie ďalšej zložky pomohlo túto situáciu zmeniť.
Keď do zmesi pridali bárium, vytvorilo vertikálne „mostíky“ medzi na seba poukladanými tenkými vrstvami oxidu hafnia. Keďže tieto mostíky z bária majú vysokú štruktúru, elektróny cez ne môžu ľahko prechádzať. V miestach, kde sa mostíky stretávajú s kontaktmi zariadenia, sa vytvára energetická bariéra, ktorej výšku možno regulovať, čím sa mení elektrický odpor celého materiálu. To následne slúži na kódovanie údajov.
„To umožňuje existenciu viacerých stavov v materiáli, na rozdiel od bežnej pamäte, ktorá má len dva stavy,“ povedal Hellenbrand. „Na týchto materiáloch je naozaj vzrušujúce to, že môžu fungovať ako synapsie v mozgu. Môžu ukladať a spracovávať informácie na tom istom mieste, ako to dokáže náš mozog, čo z nich robí veľmi sľubné materiály pre rýchlo sa rozvíjajúce oblasti umelej inteligencie a strojového učenia“.
Výskumníci tvrdia, že ich zariadenie využívajúce tenké vrstvy oxidu hafnia spojené mostíkmi z bária má niekoľko výhod, ktoré mu pomôžu na ceste ku komercializácii. Po prvé, tieto štruktúry sa môžu samy zostaviť pri relatívne nízkych teplotách, čo je jednoduchšie ako výroba pri vysokých teplotách, ktorú potrebujú mnohé iné. Okrem toho sa tieto materiály už vo veľkej miere používajú v priemysle počítačových čipov, takže by malo byť jednoduchšie začleniť ich do existujúcich výrobných postupov. Štúdie uskutočniteľnosti materiálov umožnia vedcom preskúmať, ako dobre by mohli fungovať vo väčšom meradle.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Science Advances.
