Snel faseveranderingsgeheugen
Onderzoekers van Stanford University, TSMC, National Institute of Standards and Technology (NIST) en University of Maryland ontwikkelden een nieuw phase-change geheugen voor toekomstige AI en datacentrische systemen. Het is gebaseerd op GST467, een legering van vier delen germanium, zes delen antimoon en zeven delen telluur, die in een superrooster tussen verschillende andere nanometerdunne materialen is ingeklemd.
"De unieke samenstelling van GST467 zorgt voor een bijzonder hoge schakelsnelheid", zegt Asir Intisar Khan, een postdoctoraal onderzoeker aan de University of California Berkeley en gastpostdoctoraal onderzoeker aan Stanford, in een verklaring. “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 10 jaar of langer behouden.”
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)
Uit tests blijkt dat het geheugen drift vermijdt en op minder dan 1 volt werkt. “Een paar andere soorten niet-vluchtig geheugen kunnen iets sneller zijn, maar ze werken op een hogere spanning of een hoger vermogen”, zegt Eric Pop, hoogleraar elektrotechniek aan Stanford, in een persbericht. “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 kan worden vervaardigd bij temperaturen die compatibel zijn met commerciële productie en kan in verticale lagen worden gestapeld om de dichtheid te vergroten. [1]
Miniatuur kwantumgeheugen
Onderzoekers van de Universiteit van Basel hebben een kwantumgeheugenelement gebaseerd op rubidiumatomen in een kleine glazen cel. Het geheugen zou in massa op een wafer kunnen worden geproduceerd om kwantumnetwerken te ondersteunen, waarvoor geheugenelementen nodig zijn om informatie tijdelijk op te slaan en te routeren.
Aanvankelijk zaten de rubidiumatomen in een handgemaakte glazen cel van enkele centimeters. Om dit te verkleinen tot een kleiner exemplaar van slechts een paar millimeter, moesten ze de cel opwarmen tot 100 graden Celsius om de dampdruk te verhogen en over voldoende rubidiumatomen te beschikken voor kwantumopslag.
Ook stelden ze de atomen bloot aan een magnetisch veld van 1 tesla, ruim tienduizend keer sterker dan het magnetisch veld van de aarde. Dit verschoof de atomaire energieniveaus op een manier die de kwantumopslag van fotonen mogelijk maakte met behulp van een extra laserstraal. Met deze methode konden de onderzoekers fotonen ongeveer 100 nanoseconden opslaan.
“Op deze manier hebben we voor het eerst een miniatuur kwantumgeheugen voor fotonen gebouwd waarvan ongeveer 1000 kopieën parallel op één enkele wafer kunnen worden geproduceerd”, zegt Philipp Treutlein, een professor aan de Universiteit van Basel, in een stelling. Bij verder werk zijn de onderzoekers van plan om afzonderlijke fotonen in de miniatuurcellen op te slaan en de glascellen te optimaliseren. [2]
Licht en magneten
Onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem ontdekten een verband tussen licht en magnetisme zodanig dat een optische laserstraal de magnetische toestand in vaste stoffen kan regelen.
In het bijzonder bezit de magnetische component van een snel oscillerende lichtgolf het vermogen om magneten te besturen. Het team identificeerde een wiskundige relatie die de sterkte van de interactie beschrijft en de amplitude van het magnetische lichtveld, de frequentie ervan en de energieabsorptie van het magnetische materiaal met elkaar verbindt.
“Het maakt de weg vrij voor lichtgestuurde, snelle geheugentechnologie, met name Magneto-resistive Random Access Memory (MRAM), en innovatieve ontwikkeling van optische sensoren. In feite betekent deze ontdekking een grote sprong voorwaarts in ons begrip van de dynamiek van lichtmagnetisme”, zegt Amir Capua, professor en hoofd van het Spintronics Lab binnen het Instituut voor Toegepaste Natuurkunde en Elektrotechniek aan de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, in een verklaring. “Onze bevindingen kunnen een verscheidenheid aan experimentele resultaten verklaren die de afgelopen twintig tot drie decennia zijn gerapporteerd.”
Het team bouwde ook een gespecialiseerde sensor die het magnetische deel van licht kan detecteren. [3]
Referenties
[1] Wu, X., Khan, AI, Lee, H. et al. Nieuwe nanocomposiet-superroosters voor faseveranderingsgeheugen op nanoschaal met lage energie en hoge stabiliteit. Nat Commun 15, 13 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42792-4
[2] Roberto Mottola et al., Optisch geheugen in een microgefabriceerde rubidiumdampcel, Physical Review Letters (2023). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.260801
[3] Benjamin Assouline et al., Heliciteitsafhankelijke optische controle van de magnetisatietoestand die voortkomt uit de Landau-Lifshitz-Gilbert-vergelijking, Physical Review Research (2024). https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.013012
- 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://semiengineering.com/research-bits-feb-13/
