Úplne nový typ počítačovej pamäte už nepoužíva na zápis jednotky a nuly

Cambridgeskí vedci vyvinuli nový prototyp počítačovej pamäte umožňujúci vytvoriť rýchlejšie čipy, do ktorých by sa dalo uložiť až 100-krát viac údajov. Systém pozostáva z báriových mostíkov medzi vrstvami neusporiadaného materiálu. Súčasná počítačová technológia má niekoľko tvrdých obmedzení. Údaje sú zakódované len do dvoch stavov – jedna alebo nula. A tieto údaje sa ukladajú a spracúvajú v rôznych častiach počítačového systému, takže sa musia posúvať sem a tam, čo spotrebúva energiu a čas.

Nová forma počítačovej pamäte, známa ako rezistívna spínacia pamäť, je navrhnutá tak, aby bola oveľa efektívnejšia. Tento nový druh pamäte dokáže namiesto preklopenia informácie do jedného z dvoch možných stavov vytvoriť súvislý rozsah stavov. To sa dosahuje privádzaním elektrického prúdu do určitých typov materiálov, čo spôsobuje, že ich elektrický odpor sa buď zosilňuje, alebo zoslabuje. Široké spektrum týchto miernych rozdielov v elektrickom odpore 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. Tím vyvinul prototyp odporového spínacieho pamäťového zariadenia vyrobeného z oxidu hafnia, ktorý sa už používa v polovodičovom priemysle ako izolant. Za bežných okolností je jeho použitie na pamäť náročné, pretože nemá žiadnu štruktúru na atómovej úrovni, atómy hafnia a kyslíka sú náhodne zmiešané. Výskumníci z Cambridgea však zistili, že pridanie ďalšej zložky pomohlo túto situáciu zmeniť.

Po pridaní bária do zmesi sa vytvorili vertikálne „mostíky“ medzi tenkými vrstvami oxidu hafnia uloženými na seba. 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. Umožňuje to existenciu viacerých stavov v materiáli na rozdiel od bežnej pamäte, ktorá má len dva stavy. Podľa Hellenbranda tieto materiály môžu fungovať ako synapsie v mozgu: môžu ukladať a spracúvať informácie na tom istom mieste, ako to dokáže náš mozog. To ich robí veľmi sľubnými 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. Navyše tieto materiály sa už vo veľkej miere používajú v priemysle počítačových čipov, takže by malo byť jednoduchšie začleniť ich do existujúcich výrobných postupov. Výskum bol uverejnený v časopise Science Advances.

Zdroj: newatlas.com.