Un nouveau sort de mémoire informatique pourrait réduire considérablement l. a. consommation d’énergie et améliorer les performances

Les chercheurs ont développé une nouvelle conception de mémoire informatique qui pourrait améliorer considérablement les performances et réduire les besoins énergétiques d’Web et des applied sciences de communique, qui devraient consommer près d’un tiers de l’électricité mondiale au cours des 10 prochaines années.

Les chercheurs, dirigés par l’Université de Cambridge, ont développé un dispositif qui traite les données de l. a. même manière que les synapses du cerveau humain. Les dispositifs reposent sur de l’oxyde de hafnium, un matériau déjà utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs, et de petites barrières auto-assemblées qui peuvent être élevées ou abaissées pour permettre le passage des électrons.

Cette méthode de amendment de l. a. résistance électrique des dispositifs de mémoire informatique, permettant au traitement de l’data et à l. a. mémoire de coexister, pourrait conduire au développement de dispositifs de mémoire informatique présentant une densité bien plus élevée, des performances plus élevées et une consommation d’énergie inférieure. Les résultats sont publiés dans l. a. revue Avancement de l. a. science.

Notre monde avide de données a gonflé l. a. demande d’énergie, rendant plus difficile l. a. réduction des émissions de carbone. Dans les prochaines années, l’intelligence artificielle, l’utilisation d’Web, les algorithmes et autres applied sciences basées sur les données devraient consommer plus de 30 % de l’électricité mondiale.

“Dans une huge mesure, cette explosion de l. a. demande énergétique est due aux lacunes des applied sciences actuelles de mémoire informatique”, a déclaré le premier auteur, le Dr Marcus Hillenbrand, du Département des matériaux et des sciences minérales de l’Université de Cambridge. “Dans l’informatique traditionnelle, il y a l. a. mémoire d’un côté et le traitement de l’autre, et les données sont mélangées entre les deux, ce qui nécessite à l. a. fois de l’énergie et du temps.”

Une answer potentielle au problème de l. a. mémoire informatique inefficace réside dans un nouveau sort de technologie appelé mémoire à commutation résistive. Les dispositifs de mémoire conventionnels sont capables de deux états : un ou zéro. Cependant, un dispositif de mémoire à commutation résistive efficace serait succesful d’une gamme proceed d’états, et les dispositifs de mémoire informatique basés sur ce principe pourraient avoir une densité et une vitesse bien supérieures.

“Par exemple, une clé USB sort à courant continu sera succesful de contenir 10 à 100 fois plus d’informations”, a déclaré Hillenbrand.

Hillenbrand et ses collègues ont développé un prototype de dispositif basé sur l’oxyde de hafnium, un matériau isolant déjà utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs. Le problème de l’utilisation de ce matériau pour les packages de mémoire à commutateur résistif est connu sous le nom de problème d’uniformité. Au niveau atomique, l’oxyde d’hafnium n’a pas de construction, les atomes d’hafnium et d’oxygène étant mélangés de manière aléatoire, ce qui rend difficile son utilisation dans les packages de mémoire.

Cependant, les chercheurs ont découvert qu’en ajoutant du baryum à de minces motion pictures d’oxyde de hafnium, des constructions inhabituelles commençaient à se former, perpendiculairement au plan de l’oxyde de hafnium, dans le matériau composite.

Ces « ponts » verticaux riches en baryum sont très organisés, permettant aux électrons de les traverser, tandis que l’oxyde de hafnium environnant reste désordonné. Là où ces ponts rencontrent les contacts de l’appareil, une barrière énergétique est créée que les électrons peuvent traverser. Les chercheurs ont pu contrôler l. a. hauteur de cette barrière, ce qui modifie l. a. résistance électrique du matériau composite.

“Cela permet plusieurs états dans le matériau, contrairement à l. a. mémoire traditionnelle qui n’a que deux états”, a déclaré Hillenbrand.

Contrairement à d’autres matériaux composites, qui nécessitent des méthodes de fabrication coûteuses à haute température, ces composés d’oxyde de hafnium s’auto-assemblent à basse température. Le matériau composite a démontré des niveaux élevés de performances et de cohérence, ce qui le rend très prometteur pour les packages de mémoire de nouvelle génération.

Un brevet pour cette technologie a été déposé par l. a. Cambridge Basis, l. a. branche commerciale de l’université.

“Ce qui est vraiment passionnant avec ces matériaux, c’est qu’ils peuvent agir comme une synapse dans le cerveau : ils peuvent stocker et traiter des informations au même endroit, comme notre cerveau, ce qui les rend très prometteurs dans les domaines en pleine croissance de l’intelligence artificielle et des machines. apprendre”, a-t-il déclaré. Hillenbrand.

Les chercheurs travaillent désormais avec l’industrie pour mener des études de faisabilité plus vastes sur ces matériaux, afin de mieux comprendre remark se forment les constructions hautes performances. L’oxyde de hafnium étant un matériau déjà utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs, les chercheurs affirment qu’il ne serait pas difficile de l’intégrer dans les processus de fabrication existants.