(Nanowerk Nieuws) We belasten onze computers met het verwerken van steeds grotere hoeveelheden gegevens om de ontdekking van geneesmiddelen te versnellen, weer- en klimaatvoorspellingen te verbeteren, kunstmatige intelligentie, en nog veel meer. Om aan deze vraag te kunnen voldoen, hebben we sneller en energiezuiniger computergeheugen nodig dan ooit tevoren. Onderzoekers van Stanford hebben aangetoond dat een nieuw materiaal faseveranderingsgeheugen – dat afhankelijk is van het schakelen tussen hoge en lage weerstandstoestanden om de enen en nullen van computergegevens te creëren – een verbeterde optie kan maken voor toekomstige AI- en datacentrische systemen. Hun schaalbare technologie, zoals onlangs beschreven in Nature Communications (“Nieuwe nanocomposiet-superroosters voor faseveranderingsgeheugen op nanoschaal met lage energie en hoge stabiliteit”), is snel, energiezuinig, stabiel, gaat lang mee en kan worden vervaardigd bij temperaturen die compatibel zijn met commerciële productie. “We verbeteren niet alleen op één enkele maatstaf, zoals uithoudingsvermogen of snelheid; we verbeteren tegelijkertijd verschillende statistieken”, zegt Eric Pop, de Pease-Ye hoogleraar Electrical Engineering en Materials Science & Engineering (met dank aan) aan Stanford. “Dit is het meest realistische, industrievriendelijke wat we op dit gebied hebben gebouwd. Ik zou het graag willen zien als een stap in de richting van een universeel geheugen.”
Dwarsdoorsneden van faseveranderingsgeheugenapparaten in de toestanden met hoge en lage weerstand. De diameter van de onderste elektrode is ~40 nanometer. Pijlen markeren enkele van der Waals (vdW) grensvlakken, die zich vormen tussen lagen van de superroostermaterialen. Het superrooster wordt verstoord en hervormd tussen de staten met hoge en lage weerstand. (Afbeelding met dank aan het Pop Lab)
Een sneller niet-vluchtig geheugen
Moderne computers slaan gegevens op en verwerken deze op afzonderlijke locaties. Vluchtig geheugen (dat snel is maar verdwijnt wanneer uw computer wordt uitgeschakeld) zorgt voor de verwerking, terwijl niet-vluchtig geheugen (dat niet zo snel is maar informatie kan bevatten zonder constante stroomtoevoer) zorgt voor de gegevensopslag op de lange termijn. Het verschuiven van informatie tussen deze twee locaties kan knelpunten veroorzaken terwijl de processor wacht tot grote hoeveelheden gegevens zijn opgehaald. “Het kost veel energie om gegevens heen en weer te sturen, vooral met de hedendaagse computerwerkbelasting”, zegt Xiangjin Wu, een promovendus die mede wordt geadviseerd door Pop en Philip Wong, de professor van Willard R. en Inez Kerr Bell aan de School of Science. Engineering en hoofdauteur op het papier. “Met dit type geheugen hopen we echt het geheugen en de verwerking dichter bij elkaar te brengen, uiteindelijk in één apparaat, zodat het minder energie en tijd verbruikt.” Er zijn veel technische hindernissen voor het bereiken van een effectief, commercieel levensvatbaar universeel geheugen dat in staat is tot zowel langdurige opslag als snelle, energiezuinige verwerking zonder andere meetgegevens op te offeren, maar het nieuwe faseveranderingsgeheugen dat in het laboratorium van Pop is ontwikkeld, is zo dichtbij als niemand ooit is gekomen tot nu toe met deze technologie. De onderzoekers hopen dat het verdere ontwikkeling en adoptie als universeel geheugen zal inspireren. Het geheugen is gebaseerd op GST467, een legering van vier delen germanium, zes delen antimoon en zeven delen tellurium, ontwikkeld door medewerkers van de Universiteit van Maryland. Pop en zijn collega's hebben manieren gevonden om de legering tussen verschillende andere nanometerdunne materialen te plaatsen in een superrooster, een gelaagde structuur die ze eerder hebben gebruikt om goede niet-vluchtige geheugenresultaten te bereiken. “De unieke samenstelling van GST467 zorgt voor een bijzonder snelle schakelsnelheid”, zegt Asir Intisar Khan, die zijn doctoraat behaalde in het laboratorium van Pop en co-hoofdauteur van het artikel is. “Het integreren ervan binnen de superroosterstructuur in apparaten op nanoschaal maakt een lage schakelenergie mogelijk, geeft ons een goed uithoudingsvermogen, een zeer goede stabiliteit en maakt het niet-vluchtig – het kan zijn toestand tien jaar of langer behouden.”Een nieuwe lat leggen
Het GST467-superrooster voldoet aan verschillende belangrijke benchmarks. Het faseveranderingsgeheugen kan in de loop van de tijd soms afwijken – in wezen kan de waarde van de enen en nullen langzaam verschuiven – maar uit hun tests blijkt dat dit geheugen extreem stabiel is. Hij werkt ook op minder dan 1 volt, wat het doel is van energiezuinige technologie, en is aanzienlijk sneller dan een typische solid-state drive. "Een paar andere soorten faseveranderingsgeheugen kunnen iets sneller zijn, maar ze werken op een hogere spanning", zei Pop. “Bij al deze computertechnologieën zijn er afwegingen tussen snelheid en energie. Het feit dat we schakelen op enkele tientallen nanoseconden terwijl we onder de één volt werken, is een groot probleem.” Het superrooster verpakt ook een flinke hoeveelheid geheugencellen in een kleine ruimte. De onderzoekers hebben de geheugencellen verkleind tot een diameter van 40 nanometer – minder dan de helft van de grootte van een coronavirus. Dat is niet zo compact als het zou kunnen zijn, maar de onderzoekers onderzoeken manieren om dit te compenseren door het geheugen in verticale lagen te stapelen, wat mogelijk is dankzij de lage fabricagetemperatuur van het superrooster en de technieken die zijn gebruikt om het te creëren. "De fabricagetemperatuur ligt ruim onder wat je nodig hebt", zei Pop. “Mensen hebben het over het stapelen van geheugen in duizenden lagen om de dichtheid te vergroten. Dit type geheugen kan dergelijke toekomstige 3D-gelaagdheid mogelijk maken.”- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64476.php
