世界熱議:新型計(jì)算機(jī)內(nèi)存大幅減少能耗

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科技日?qǐng)?bào)記者?張夢然

英國研究人員開發(fā)了一種新的計(jì)算機(jī)內(nèi)存設(shè)計(jì)方法，可極大地提高性能并減少互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的能源需求。劍橋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這種仿照人腦突觸方式處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，基于氧化鉿和微型自組裝勢壘，勢壘可升高或降低以允許電子通過。這種改變計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備電阻并允許信息處理和存儲(chǔ)器存在于同一位置的方法，可能會(huì)導(dǎo)致密度更大、性能更高和能耗更低的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備出現(xiàn)。研究結(jié)果發(fā)表在最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

計(jì)算機(jī)內(nèi)存效率低下問題的一個(gè)潛在解決方案是一種稱為電阻開關(guān)內(nèi)存的新型技術(shù)。傳統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備具有兩種狀態(tài)：1或0。然而，功能正常的電阻開關(guān)存儲(chǔ)器件將能夠具有連續(xù)的狀態(tài)范圍，基于此原理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器件將具有更高的密度和速度。例如，基于連續(xù)范圍的典型USB內(nèi)存能夠容納10倍到100倍的信息。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于氧化鉿的原型設(shè)備，氧化鉿是一種已用于半導(dǎo)體行業(yè)的絕緣材料。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過在氧化鉿薄膜中添加鋇，復(fù)合材料中開始形成一些垂直于氧化鉿平面的不尋常結(jié)構(gòu)。

這些垂直的富鋇“橋”具有高度結(jié)構(gòu)化，允許電子通過，而周圍的氧化鉿保持非結(jié)構(gòu)化。在這些橋與器件觸點(diǎn)相交的地方，形成了電子可穿過的能量勢壘。研究人員能控制該勢壘的高度，從而改變復(fù)合材料的電阻。與只有兩種狀態(tài)的傳統(tǒng)存儲(chǔ)器不同，新設(shè)備允許材料中存在多種狀態(tài)。

與其他需要昂貴的高溫制造方法的材料不同，這些氧化鉿復(fù)合材料可在低溫下自組裝表現(xiàn)出高水平的性能和均勻性，使其在下一代內(nèi)存應(yīng)用中極具前景。

研究人員稱，這些材料真正令人興奮的是它們可像大腦中的突觸一樣工作：它們可在同一個(gè)地方存儲(chǔ)和處理信息，這使得它們在快速發(fā)展的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域非常有前途。

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