(Notizie Nanowerk) Stiamo affidando ai nostri computer il compito di elaborare quantità sempre maggiori di dati per accelerare la scoperta di farmaci, migliorare le previsioni meteorologiche e climatiche, addestrare intelligenza artificiale, e altro ancora. Per stare al passo con questa domanda, abbiamo bisogno di una memoria per computer più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico che mai. I ricercatori di Stanford hanno dimostrato che un nuovo materiale può rendere la memoria a cambiamento di fase, che si basa sul passaggio tra stati di alta e bassa resistenza per creare gli uno e gli zero dei dati del computer, un’opzione migliore per i futuri sistemi di intelligenza artificiale e incentrati sui dati. La loro tecnologia scalabile, come dettagliato di recente in Nature Communications (“Nuovi superreticoli nanocompositi per memorie a cambiamento di fase su scala nanometrica a bassa energia ed elevata stabilità”), è veloce, a basso consumo energetico, stabile, di lunga durata e può essere fabbricato a temperature compatibili con la produzione commerciale. “Non stiamo migliorando solo su un singolo parametro, come la resistenza o la velocità; stiamo migliorando diversi parametri contemporaneamente”, ha affermato Eric Pop, professore Pease-Ye di ingegneria elettrica e scienza e ingegneria dei materiali (per gentile concessione) a Stanford. “Questa è la cosa più realistica e favorevole all'industria che abbiamo costruito in questo ambito. Mi piace pensarlo come un passo verso una memoria universale”.
Sezioni trasversali di dispositivi di memoria a cambiamento di fase negli stati ad alta e bassa resistenza. Il diametro dell'elettrodo inferiore è di ~40 nanometri. Le frecce indicano alcune delle interfacce van der Waals (vdW), che si formano tra gli strati dei materiali del superreticolo. Il superreticolo viene interrotto e riformato tra gli stati ad alta e bassa resistenza. (Immagine per gentile concessione del Pop Lab)
Una memoria non volatile più veloce
I computer di oggi archiviano ed elaborano i dati in posizioni separate. La memoria volatile, che è veloce ma scompare quando il computer si spegne, gestisce l'elaborazione, mentre la memoria non volatile, che non è altrettanto veloce ma può contenere informazioni senza un input di energia costante, si occupa dell'archiviazione dei dati a lungo termine. Lo spostamento delle informazioni tra queste due posizioni può causare colli di bottiglia mentre il processore attende il recupero di grandi quantità di dati. "Ci vuole molta energia per spostare i dati avanti e indietro, soprattutto con i carichi di lavoro informatici di oggi", ha affermato Xiangjin Wu, un dottorando co-consulente da Pop e Philip Wong, Willard R. e Inez Kerr Bell Professore presso la School of Ingegneria e autore principale dell'articolo. "Con questo tipo di memoria, speriamo davvero di riunire la memoria e l'elaborazione, in definitiva in un unico dispositivo, in modo che utilizzi meno energia e tempo." Ci sono molti ostacoli tecnici per ottenere una memoria universale efficace e commercialmente fattibile, capace sia di archiviazione a lungo termine che di elaborazione veloce e a basso consumo senza sacrificare altri parametri, ma la nuova memoria a cambiamento di fase sviluppata nel laboratorio di Pop è la più vicina a chiunque sia mai arrivata finora con questa tecnologia. I ricercatori sperano che possa ispirare un ulteriore sviluppo e l’adozione come memoria universale. La memoria si basa sul GST467, una lega di quattro parti di germanio, sei parti di antimonio e sette parti di tellurio, sviluppata da collaboratori dell'Università del Maryland. Pop e i suoi colleghi hanno trovato il modo di inserire la lega tra diversi altri materiali sottili nanometri in un superreticolo, una struttura a strati che hanno precedentemente utilizzato per ottenere buoni risultati di memoria non volatile. "La composizione unica del GST467 gli conferisce una velocità di commutazione particolarmente elevata", ha affermato Asir Intisar Khan, che ha conseguito il dottorato nel laboratorio di Pop ed è co-autore principale dell'articolo. "L'integrazione all'interno della struttura del superreticolo nei dispositivi su scala nanometrica consente una bassa energia di commutazione, ci offre una buona resistenza, un'ottima stabilità e lo rende non volatile: può mantenere il suo stato per 10 anni o più."Impostazione di una nuova barra
Il superreticolo GST467 supera diversi parametri di riferimento importanti. La memoria a cambiamento di fase a volte può spostarsi nel tempo – essenzialmente il valore degli uno e degli zeri può cambiare lentamente – ma i loro test mostrano che questa memoria è estremamente stabile. Funziona anche a una tensione inferiore a 1 volt, che è l'obiettivo della tecnologia a basso consumo, ed è significativamente più veloce di una tipica unità a stato solido. "Alcuni altri tipi di memoria a cambiamento di fase possono essere un po' più veloci, ma funzionano a una tensione più elevata", ha detto Pop. “Con tutte queste tecnologie informatiche, ci sono dei compromessi tra velocità ed energia. Il fatto che stiamo commutando in poche decine di nanosecondi mentre operiamo al di sotto di un volt è un grosso problema." Il superreticolo racchiude anche una buona quantità di celle di memoria in un piccolo spazio. I ricercatori hanno ridotto le cellule della memoria fino a 40 nanometri di diametro, meno della metà delle dimensioni di un coronavirus. Non è così denso come potrebbe essere, ma i ricercatori stanno esplorando modi per compensare impilando la memoria in strati verticali, cosa possibile grazie alla bassa temperatura di fabbricazione del superreticolo e alle tecniche utilizzate per crearlo. "La temperatura di fabbricazione è ben al di sotto di quella necessaria", ha detto Pop. “Si parla di impilare la memoria in migliaia di strati per aumentare la densità. Questo tipo di memoria può consentire tale futura stratificazione 3D”.- Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
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- Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64476.php
