211service.com
Memristoriai atpigina traškučius
Ištisos pramonės šakos ir tyrimų sritys yra skirtos užtikrinti, kad kompiuteriai kasmet spartėtų. Tačiau ši tendencija gali pradėti lėtėti, nes elektroninėse grandinėse naudojami komponentai sumažėja iki kelių atomų dydžio. HP laboratorijos Palo Alto, Kalifornijoje, tyrėjai lažinasi, kad naujas pagrindinis elektroninis komponentas – memristorius – daugelį metų toliau didins kompiuterio galią tokiu greičiu.
Techninės įrangos atnaujinimas: Tyrėjai pašalino tranzistorius iš apatinio šio silicio lusto sluoksnio (rodomas geltona ir mėlyna spalva) ir pakeitė juos mažiau memristorių viršutiniame sluoksnyje (rodomas raudonai). Memristoriai gali atlikti tranzistorių darbą, tačiau jiems reikia mažiau energijos ir vietos. Pasak HP, jie gali pakeisti integrinius grandynus ir atminties technologijas.
Pirmą kartą memristorius 1971 metais numatė Berklio profesorius Leonas Chua . Tai nanomastelio įrenginiai, pasižymintys unikaliomis savybėmis: kintama varža ir galimybe atsiminti varžą net išjungus maitinimą.
Iš naujo atradę Chua darbą, HP Labs mokslininkai šių metų gegužę pastatė pirmąjį veikiantį memristorių. Ir praėjusią savaitę, pirmą kartą Memristor ir Memristor Systems simpoziumas , Berklyje, Kalifornijoje, ta pati komanda parodė, kaip memristorius galima integruoti į veikiančias grandines. Jų grandinėms reikia mažiau tranzistorių, todėl daugiau komponentų (ir daugiau skaičiavimo galios) gali būti supakuota į tą pačią fizinę erdvę, kartu naudojant mažiau energijos.
Mes stengiamės suteikti Moore'o įstatymui postūmį, sako pagrindinis tyrėjas Stanas Williamsas , HP vyresnysis mokslo darbuotojas, remdamasis „Intel“ įkūrėjo Gordono Moore'o prognoze, kad tranzistorių skaičius kompiuterio grandinėje (taigi ir kompiuterio našumas) turėtų padvigubėti kas dvejus metus.
Padidėjęs našumas paprastai reiškė komponentų susitraukimą, kad į grandinę būtų galima supakuoti daugiau. Tačiau vietoj to Williamso komanda pašalina kai kuriuos tranzistorius ir pakeičia juos mažesniu memristorių skaičiumi. Mes nesistengiame į lustą ar į tam tikrą grandinę sukrauti daugiau tranzistorių, sako Williamsas. Hibridiniai memristoriaus-tranzistoriaus lustai tikrai žada užtikrinti daug didesnį našumą.
Memristorius veikia panašiai kaip rezistorius, tačiau turi vieną didelį skirtumą: jis gali keisti varžą priklausomai nuo naudojamos įtampos dydžio ir krypties ir gali prisiminti savo varžą net tada, kai įtampa yra išjungta. Dėl šių neįprastų savybių jie įdomūs tiek moksliniu, tiek inžineriniu požiūriu. Vienas memristorius gali atlikti tas pačias logines funkcijas kaip ir keli tranzistoriai, todėl jie yra perspektyvus būdas padidinti kompiuterio galią. „Memristoriai“ taip pat gali būti greitesnė, mažesnė ir energiją taupanti „flash“ atminties alternatyva.
Nors memristorių tyrimai vis dar tik pradeda veikti, HP Labs dirba prie kelių praktinių memristorių projektų. O dabar Williamso komanda pademonstravo veikiantį memristoriaus-tranzistoriaus hibridinį lustą.
Kadangi memristoriai yra pagaminti iš tų pačių medžiagų, kurios naudojamos įprastose integrinėse grandinėse, sako Williamsas, juos labai lengva integruoti su tranzistoriais. Jo komanda, kurią sudaro HP tyrėjas Qiangfei Xia, sukūrė lauko programuojamų vartų matricą (FPGA), naudodama naują dizainą, apimantį memristorius, pagamintus iš puslaidininkinio titano dioksido, ir daug mažiau tranzistorių nei įprastai.
Inžinieriai dažniausiai naudoja FPGA, kad išbandytų lustų prototipų dizainą, nes juos galima perkonfigūruoti, kad būtų galima atlikti daugybę skirtingų užduočių. Tačiau norėdami būti tokie lankstūs, FPGA yra dideli ir brangūs. Ir kai projektas yra baigtas, inžinieriai paprastai atsisako FPGA, kad būtų naudojami plonesni konkrečios programos integriniai grandynai.
Kai nuspręsite, kokią loginę operaciją norite atlikti, grandinėje iš tikrųjų perjungiate daugybę jungiklių ir konfigūracijos bitų, sako Williamsas. Naujajame luste šias užduotis atlieka memristoriai. Tai, ką mes žiūrime, iš esmės yra visų konfigūracijos bitų ir visų tranzistorių jungiklių ištraukimas, sako jis.
Williamso teigimu, memristorių naudojimas FPGA gali padėti žymiai sumažinti išlaidas. Jei mūsų idėjos pasiteisins, tokio tipo FPGA visiškai pakeis pusiausvyrą, sako jis.
Galiausiai ateinantys keleri metai gali būti labai svarbūs memristorių tyrimams. Šiuo metu didžiausia kliūtis gauti memristorius rinkoje yra [tiek mažai] žmonių, kurie iš tikrųjų gali kurti grandines [naudodami memristorius], sako Williamsas. Vis dėlto jis prognozuoja, kad memristoriai į komercines grandines pasieks per ateinančius trejus metus.