نشر باحثون في جامعة كامبريدج ورقة بحثية في تقدم العلوم في وقت سابق من هذا الشهر تم وصف نوع جديد من ميمريستور أكسيد الهافنيوم. أهم ما يميز هذه التقنية الجديدة هو أنها تعمل على تبديل التيارات بمعدل أقل بمليون مرة تقريبًا من الأجهزة التقليدية المعتمدة على الأكسيد.
تعمق أكثر مع TH Premium: الذاكرة
إن Memristors عبارة عن أجهزة ذات طرفين يمكنها تخزين البيانات ومعالجتها في نفس الموقع الفعلي، مما يمنع نقل البيانات كثيفة الاستهلاك للطاقة بين الذاكرة المنفصلة ووحدات المعالجة في بنيات الكمبيوتر التقليدية. يمكن للأنظمة العصبية المبنية من الذاكرات أن تقلل من استهلاك طاقة الحوسبة بأكثر من 70%، وفقًا للورقة البحثية.
يستمر المقال أدناه
تعتمد معظم الذاكرات القائمة على HfO2 على التبديل المقاوم الخيطي، حيث تنمو المسارات الموصلة وتنفجر داخل الأكسيد. تظهر هذه الخيوط سلوكًا عشوائيًا، مما يؤدي إلى ضعف التوحيد من جهاز إلى جهاز ومن دورة إلى دورة مما يحد من الدقة الحسابية.
نهج مختلف – إضافة السترونتيوم والتيتانيوم
اتخذ فريق كامبريدج نهجًا مختلفًا عن طريق إضافة السترونتيوم والتيتانيوم إلى أكسيد الهافنيوم وترسيب الفيلم في عملية من خطوتين، وبالتالي إنشاء طبقة من النوع p Hf(Sr,Ti)O2 التي تقوم بتجميع واجهة متغايرة pn ذاتيًا مع طبقة أوكسينيتريد التيتانيوم من النوع n. تحدث تغيرات المقاومة عن طريق تغيير ارتفاع حاجز الطاقة عند هذه الواجهة بدلاً من نمو الخيوط أو كسرها.
وقال بخيت في بيان صحفي صادر عن كامبريدج أعلن فيه عن هذا العمل: “الأجهزة الخيطية تعاني من سلوك عشوائي”. “ولكن نظرًا لأن أجهزتنا تقوم بالتبديل عند الواجهة، فإنها تظهر تجانسًا رائعًا من دورة إلى أخرى ومن جهاز إلى جهاز.”
أظهرت الأجهزة تبديل التيارات عند أو أقل من 10-8 أمبير، والاحتفاظ يتجاوز 105 ثانية، والقدرة على التحمل تتجاوز 50000 دورة تبديل النبض. باستخدام طفرات متطابقة بقوة 1.0 فولت يمكن مقارنتها بالإشارات العصبية البيولوجية، حقق الباحثون نطاق تعديل التوصيل يتجاوز 50 مرة عبر مئات المستويات المتميزة دون تشبع.
تراوحت طاقة التحديث المتشابك من حوالي 2.5 بيكوجول إلى حوالي 45 فيمتوجول. قامت الأجهزة أيضًا بإعادة إنتاج اللدونة المعتمدة على توقيت الارتفاع وحافظت على تشغيل متشابك مستقر عبر ما يقرب من 40.000 ارتفاع إلكتروني.
ولا تزال هناك عقبة واحدة كبيرة
تتطلب عملية الترسيب الحالية درجات حرارة تبلغ حوالي 700 درجة مئوية، وهو ما يتجاوز التفاوتات القياسية في تصنيع CMOS. وقال بخيت “هذا هو التحدي الرئيسي حاليا في عملية تصنيع أجهزتنا”. “لكننا نعمل الآن على إيجاد طرق لخفض درجة الحرارة لجعلها أكثر توافقًا مع عمليات الصناعة القياسية.”
جميع المواد المستخدمة في مجموعة الأجهزة متوافقة تمامًا مع CMOS، وقد تم تقديم طلب براءة اختراع من خلال Cambridge Enterprise.
يتبع أجهزة توم على أخبار جوجل، أو أضفنا كمصدر مفضل، للحصول على آخر الأخبار والتحليلات والمراجعات في خلاصاتك.
التعليقات