от Токийския технологичен институт
Учени от Токийския технологичен институт (Tokyo Tech) и Токийския университет (UTokyo) разработиха ново устройство с памет с три стойности, вдъхновено от солидни литиево-йонни батерии. Предложеното устройство, което има изключително ниска консумация на енергия, може да бъде ключово за разработването на по-енергийно ефективни и по-бързи компоненти за памет с произволен достъп (RAM), които са повсеместни в съвременните компютри.
На практика всички цифрови устройства, които извършват каквато и да е обработка на информация, изискват бърза памет, която може временно да съхранява входовете, частичните резултати и изходите на извършените операции. В компютрите тази памет се нарича динамична памет с произволен достъп или DRAM. Скоростта на DRAM е важна и може да окаже значително влияние върху общата скорост на системата. В допълнение, намаляването на консумацията на енергия на устройствата с памет напоследък се превърна в гореща тема за постигане на високо енергийно ефективни изчисления. Поради това много проучвания са фокусирани върху тестване на нови технологии за памет, за да надминат производителността на конвенционалната DRAM.
Най-основните единици в чипа с памет са неговите клетки с памет. Всяка клетка обикновено съхранява един бит чрез приемане и задържане на една от двете възможни стойности на напрежението, които съответстват на съхранена стойност нула или единица. Характеристиките на отделната клетка до голяма степен определят производителността на цялостния чип памет. По-прости и по-малки клетки с висока скорост и ниска консумация на енергия биха били идеални за извеждане на високоефективните изчисления на следващото ниво.
Изследователски екип от Tokyo Tech, ръководен от проф. Таро Хитосуги и студента Юки Уатанабе, наскоро достигна нов крайъгълен камък в тази област. Тези изследователи преди това са разработили ново устройство с памет, вдъхновено от дизайна на твърди литиево-йонни батерии. Състоеше се от купчина от три твърди слоя, направени от литий, литиев фосфат и злато. Този пакет е по същество миниатюрна батерия с малък капацитет, която функционира като клетка с памет; може бързо да се превключва между заредени и разредени състояния, които представляват двете възможни стойности на един бит. Въпреки това златото се комбинира с литий, за да образува дебел слой сплав, което увеличава количеството енергия, необходимо за превключване от едно състояние в друго.
В последното си проучване изследователите създадоха подобна трислойна клетка с памет, използвайки никел вместо злато. Те очакваха по-добри резултати при използване на никел, тъй като той не образува лесно сплави с литий, което би довело до по-ниска консумация на енергия при превключване. Произведеното от тях устройство с памет беше много по-добро от предишното; той всъщност може да поддържа три състояния на напрежение вместо две, което означава, че е устройство с памет с три стойности. „Тази система може да се разглежда като тънкослойна литиева батерия с изключително малък капацитет с три заредени състояния“, обяснява проф. Хитосуги. Това е много интересна характеристика с потенциални предимства за внедрявания на памет с три стойности, които може да са по-ефективни по площ.
Изследователите също така установиха, че никелът образува много тънък слой от никелов оксид между Ni и литиево-фосфатните слоеве (вижте фиг. 1) и този оксиден слой е от съществено значение за нискоенергийното превключване на устройството. Оксидният слой е много по-тънък от този на златно-литиевите сплави, образувани в предишното им устройство, което означава, че тази нова "мини-батерийна" клетка има много нисък капацитет и следователно бързо и лесно се превключва между състояния чрез прилагане на минимални токове . „Потенциалът за изключително ниска консумация на енергия е най-забележителното предимство на това устройство“, отбелязва проф. Хитосуги.
Повишена скорост, по-ниска консумация на енергия и по-малък размер са желани характеристики за бъдещи устройства с памет. Клетката с памет, разработена от този изследователски екип, е обещаваща стъпка към много по-енергийно ефективни и по-бързи изчисления.
