Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали новую форму вычислительной памяти, которая одновременно является быстрой, плотной и маломощной, путем стратегического растяжения материалов, тонких как один слой атомов.

О своих новых гибридных резистивных переключателях исследователи рассказывают в исследовании, опубликованном в журнале Nature Electronics.

Разработанный в лаборатории Стивена М. Ву, доцента кафедры электротехники и компьютерной инженерии и физики, подход сочетает в себе лучшие качества двух существующих форм резистивных переключателей, используемых для памяти: мемристоров и фазообменных материалов. Обе формы были изучены на предмет их преимуществ перед наиболее распространенными сегодня формами памяти, включая динамическую память с произвольным доступом (DRAM) и флэш-память, но имеют свои недостатки.

Ву говорит, что мемристоры, которые работают за счет подачи напряжения на тонкую нить между двумя электродами, обычно страдают от недостатка надежности по сравнению с другими формами памяти. В то же время фазово-сменные материалы, которые предполагают выборочное переплавление материала либо в аморфное, либо в кристаллическое состояние, требуют слишком много энергии.

Мы объединили идею мемристора и фазосменного устройства таким образом, чтобы выйти за рамки ограничений каждого из них, — говорит Ву.

Мы создали двухтерминальное мемристорное устройство, которое переводит один тип кристалла в другой тип кристаллической фазы. Эти две кристаллические фазы имеют разное сопротивление, которое можно использовать в качестве памяти.

Ключевым моментом является использование двумерных материалов, которые можно растянуть до такой степени, что они окажутся между двумя различными кристаллическими фазами и их можно будет сдвинуть в любую сторону с относительно небольшим усилием.

Мы создали его, по сути, просто растягивая материал в одном направлении и сжимая его в другом, — говорит Ву.

Это позволяет увеличить производительность на порядки. Я вижу путь, на котором это может оказаться в домашних компьютерах в качестве сверхбыстрой и сверхэффективной формы памяти. Это может иметь большое значение для вычислительной техники в целом.

Ву и его команда аспирантов провели экспериментальную работу и в сотрудничестве с исследователями с факультета машиностроения Рочестера, включая доцентов Хесама Аскари и Собхита Сингха, определили, где и как деформировать материал. По словам Ву, самым большим препятствием на пути создания мемристоров с фазовым переходом является дальнейшее повышение их общей надежности, но, тем не менее, он воодушевлен прогрессом, достигнутым командой на сегодняшний день.

30.11.2023