„Memristor“ atmintis paruošta gamybai

HP pradėjo bandyti naujos rūšies nepastovios atminties pavyzdžius, pagrįstus memristoriais – grandinės elementais, kurie yra daug mažesni nei tranzistoriai, naudojami „flash“ atmintyje. Bendrovė planuoja po trejų metų pristatyti pirmąjį komercinį memristoriaus atminties produktą.

Ilgalaikė atmintis: Kiekviena iš baltų dėmių šiame atominės jėgos mikroskopiniame vaizde yra 50 nanometrų skersmens memristorius.

HP tikisi, kad „memristor“ atminties technologijos mastelis bus geresnis nei „flash“ ir 2013 m. tikisi pasiūlyti produktą, kurio atminties tankis būtų apie 20 gigabaitų kvadratiniame centimetre – dvigubai daugiau, nei tuo metu turėtų pasiūlyti „flash“. Šis žingsnis bus svarbi memristorių išbandymų vieta; šių komponentų, pirmą kartą pagamintų HP laboratorijoje 2008 m., patikimumas ir našumas beveik neįrodytas.

R. Stanas Williamsas , HP vyresnysis bendradarbis ir bendrovės informacijos ir kvantinių sistemų laboratorijos direktorius, sako, kad jo grupė bando pirmąją memristorių atminties įrenginių, pagamintų neskelbtoje puslaidininkių gamykloje, partiją. Memristorių matricų pavyzdžiai yra statomi ant standartinių 300 milimetrų silicio plokštelių.

Memristoriai yra nanomastelio įrenginiai, turintys kintamą varžą ir galimybę atsiminti savo varžą, kai maitinimas išjungtas. HP gamina juos naudodama įprastus litografijos metodus: nutiesdama eilę lygiagrečių metalinių nanolaidelių, padengdama laidus kelių nanometrų storio titano dioksido sluoksniu, o po to statmenai pirmajam nutiesdama antrą laidų masyvą. Taškai, kur susikerta laidai, yra memristoriai, kurių kiekvienas gali būti maždaug trijų nanometrų mažas. Ši skersinio strypo struktūra taip pat leidžia supakuoti memristorius į labai tankias matricas.

Tiek „flash“, tiek „memristor“ atmintis yra nepastovi, tai reiškia, kad jos sulaiko duomenis net ir atjungus maitinimą. Tačiau „Flash“ turi tam tikrų apribojimų. Jis gali atlaikyti tik apie 100 000 duomenų rašymo ciklų ir, kaip ir visi įrenginiai, kurių pagrindą sudaro silicio tranzistoriai, susidurs su fizinėmis ribomis, nes bus padidintas, kad būtų sukurti daugiau atminties talpos įrenginiai. Williamsas teigia, kad atliekant laboratorinius tyrimus memristoriaus atmintis gali atlaikyti iki maždaug milijono skaitymo ir rašymo ciklų. Galėsime keisti mastelį greičiau ir toliau nei „flash“, nes memristorius yra labai paprasta struktūra ir ją galima sudėti, sako Williamsas.

Kiti tyrinėtojai atsargiai optimistiškai žiūri į memristorių pažadą. Nors silicio medžiagos savybės yra gerai žinomos, medžiagų, naudojamų Williamso memristorių gamybai, savybės – bent jau iki šiol.

Pagrindai, kodėl šie metalų oksidai keičiasi taip, kaip jie keičiasi, nėra gerai suprantami, sako Curtas Richteris , Nanoelektroninių įrenginių metrologijos projekto vadovas Nacionaliniame standartų ir technologijų institute (NIST) Gaithersburge, MD. Norint užtikrinti, kad lustai su milijardais prietaisų veiktų patikimai net 10 metų, bus labai svarbu geriau suprasti pagrindines metalo oksidų, naudojamų memristoriams gaminti, savybes.

Technologijų perkėlimas į gamybos įrenginius gali padėti užpildyti šią žinių spragą. Kai jau turite nuostabų, tai visiškai naujas žaidimas, sako Dmitrijus Strukovas , elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje, kuris savo laboratorijoje kuria memristorius.

Tai taip pat galėtų padėti kurti memristoriaus logines grandines, sako Richteris. Memristoriai sulaukė didelio susidomėjimo, nes teoriškai jie gali veikti, panašiai kaip sinapsėje žmogaus smegenyse. Tačiau iki šiol visi eksperimentiniai memristorių demonstravimai buvo atlikti priverčiant juos elgtis kaip tranzistorius. Užuot perjungę šimtus būsenų, šie memristoriai buvo sukurti taip, kad perjungtų dvi būsenas su dideliu ir mažu pasipriešinimu – skaitmeninį nulį ir vieną.

Šią savaitę žurnale Gamta Williamsas ir jo kolegos pranešė apie didelį žingsnį į priekį memristoriaus logikos srityje sukūrę grandines, galinčias naudoti visą Būlio logiką. Grandinės vis dar yra skaitmeninės, tačiau Williamsas sako, kad jo komanda parodė, kad viską, ką galima apskaičiuoti naudojant silicį, galima padaryti naudojant memristorius ir mažesnėje erdvėje. Skaitmeninės logikos demonstravimas naudojant įrenginius yra svarbus pirmasis žingsnis egzotiškesnių skaičiavimų link, sako Strukovas.

Memristoriaus grandinės, apie kurias pranešta Gamta taip pat gali atlikti ir atmintį, ir logiką – funkcijas, kurios šiuolaikiniuose kompiuteriuose atliekamos atskiruose įrenginiuose. Didžioji dalis skaičiavimams šiandien sunaudojamos energijos sunaudojama duomenims perkelti tarp kietojo disko ir procesoriaus, sako Williamsas. Būsimasis memristorius turintis įrenginys, kuris atliktų abi funkcijas, galėtų sutaupyti daug energijos ir padėti kompiuteriams spartėti, net kai silicis pasiekia savo fizines ribas.

Tačiau kol kas bendrovė stengsis įveikti galimus gamybos iššūkius, kurie iškyla kuriant nepastovios atminties memristorius. Memristoriai yra pasyvūs įrenginiai, kurie turi būti pastatyti ant tradicinių silicio tranzistorių, kurie padeda tiekti maitinimą į sistemą. Šis sudėtingumas gali būti kliūtis, sako Pinaki Mazumder , Mičigano universiteto elektros inžinerijos ir kompiuterių mokslų profesorius. Kai įvesite daugiau [litografijos] kaukių, tai gali turėti neigiamos įtakos derliui, nes padidėja klaidų tikimybė, sako jis.

Nepaisant šių iššūkių, Williamsas sako, kad atėjo laikas memristoriams plėstis. Mūsų laboratorijos rezultatai buvo geri, todėl laikas išbandyti memristorius gamykloje.

paslėpti