Das kreuzförmige 9-Bit-Array funktioniert einwandfrei, verwendet jedoch Platin
Indem Sie zwei Blöcke übereinander platzieren, können Sie sie so drehen, dass sie neun Schnittpunkte haben.Speicher mit Phasenwechsel (PCM) scheint das Beste aus beiden Optionen bieten zu können: die Geschwindigkeit des modernen RAM und die permanente Speicherung von Festplattendaten. Obwohl die vorhandenen Optionen für die Implementierung für den großtechnischen Einsatz zu teuer sind, machen die Forscher mit den Testgeräten sehr interessante Tricks. Seine besonderen Eigenschaften ermöglichten es den Menschen, Berechnungen durchzuführen und neuronale Netze direkt im Gedächtnis zu trainieren. Daher kann die Suche nach Methoden zur Verbesserung der Effizienz neue Ansätze für die Datenverarbeitung liefern.
Diese Woche veröffentlichte eine Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der University of Massachusetts und des Brookhaven National Laboratory
ein Papier, in dem die Herstellung eines winzigen Satzes von
Memristoren beschrieben wird , die ähnlich wie PCM arbeiten. Die Größe dieses Speichers betrug nur 2 Nanometer, und der Abstand zwischen den Elementen kann nur 12 nm betragen - weniger als bei fortschrittlichen Prozessortechnologien. Nachteile? Bisher konnte das Team nur 9 Bit Speicher gleichzeitig erstellen, und es musste Platin verwendet werden.
Auf dem Grill
Das Schlüsselelement des neuen Schemas sind winzige Platinplatten mit einer Dicke von nur 2 nm, dh nur 11 Atomen des Elements. Platin ist ein ziemlich teures Metall, aber diese Platten haben einen extrem geringen Widerstand. Der von den Forschern gemessene Plattenwiderstand war fast 10.000-mal geringer als der Widerstand eines Kohlenstoffnanoröhrchens gleicher Dicke. Die Autoren behaupten, dass sie in der Lage sind, Platten der richtigen Größe mit 100% Effizienz herzustellen.
Die Platte wird auf Germanium gelegt, wodurch Sie sie auf einer vertikalen Siliziumoberfläche ausrichten können. Dann werden Kupferdrähte daran angeschlossen und die Platte mit Aluminiumoxid beschichtet. Infolgedessen sieht ein schmaler Streifen des Plattenrandes mit einer Breite von 2 nm aufrecht aus. Die zweite Platte mit Elektroden wird ebenfalls an der richtigen Stelle platziert, dann werden Aluminiumoxid und die dritte Platte hinzugefügt. Wenn der obere Teil des resultierenden Blocks poliert wird, wird eine Oberfläche aus drei parallelen Linien aus Platin erhalten, auf die jeweils über einen eigenen Satz von Kupferelektroden zugegriffen werden kann. Wir werden sie "Drähte" nennen, aber in Wirklichkeit ist dies nur die schmale Kante einer breiteren Platte, die in Aluminiumoxid eingetaucht ist.
Bei der Herstellung von Arbeitsmembranen sind zwei solcher Blöcke so angeordnet, dass die Linien einander zugewandt sind und ein Gitter mit neun Schnittpunkten bilden. Zwischen den Blöcken platzierten die Forscher eine Schicht aus einer Mischung von Titanoxid und Hafniumoxid mit einer Dicke von 7 nm.
Mit Kupferdrähten können Sie jeweils nur einen der drei Platindrähte im Block aktivieren. Abhängig davon, welcher der Drähte der gegenüberliegenden Einheit aktiv war, wird nur eine Kreuzung aktiviert.
Danke für die Erinnerung
Unter normalen Bedingungen würde eine Titan / Hafniumoxid-Schicht als Isolator wirken und den Strom an den Schnittpunkten von Kupferdrähten blockieren. Wenn jedoch ein ausreichend starker Strom zugeführt wird, wird ein Titanfaden gebildet, der zwei Platinstücke verbindet. Infolgedessen beginnt ein Strom zwischen ihnen zu fließen; Der Unterschied zwischen dem leitenden und dem isolierenden Zustand kann als der Unterschied zwischen Null und Eins betrachtet werden. Eine Verbindung behält ihren Zustand bei, es sei denn, ein ausreichend starker Strom wird durch sie geliefert, wodurch die Verbindung unterbrochen wird.
Und alles funktioniert. In Bezug auf jeden Schnittpunkt des Gitters als Pixel setzen die Autoren die Bits und setzen sie zurück, was zu einem Muster der Buchstaben "NANO" führt.
Wenn die Dichte ihres Geräts skaliert werden kann, wird es wie ein dreidimensionaler Flash-Speicher, der in einem 64-Schicht-Prozess erzeugt wird. Dies entspricht einer Dichte von 4,5 Tbit / s pro Quadratzoll [700 Gbit / s²]. siehe]. Gleichzeitig benötigen Memristoren nicht die Tiefe, die für den Flash-Speicher erforderlich ist.
Aber wird es wirklich über neun Bits hinaus skalieren? Viele mögliche Probleme sind sofort erkennbar. Eine davon ist die Verwendung von Platin. Die Platten mit einer Dicke von 11 Atomen haben ein wenig Platin, und die Autoren sagen, dass sie sie mit einem Wirkungsgrad von 100% herstellen können, aber dies ist immer noch ein sehr teures Material für die Herstellung in großem Maßstab. Daher liegen die Vorteile der Suche nach häufigerem Material, das Strukturen mit ähnlichen Eigenschaften bilden kann, auf der Hand.
Dann kommt die Produktion. Die Verarbeitung ist vergleichbar mit der Herstellung anderer Halbleiter, jedoch muss jeder Schritt wiederholt werden, um dem Gerät einen zusätzlichen Draht hinzuzufügen. Wenn Sie es auf Größen skalieren, die nützliche Volumina ergeben, kann es sehr zeitaufwändig werden und seltene Verarbeitungsprobleme können schwerwiegender werden. Wenn sie selten genug sind, ist es möglich, keine defekten Drähte zu verwenden und weniger Speicherplatz zu beanspruchen. Dies verringert die Aufzeichnungsdichte, ist aber bereits ziemlich hoch.
Das vielleicht interessanteste Merkmal dieses Geräts ist seine Skalierbarkeit. Obwohl die Forscher nur drei parallele Drähte hergestellt haben, wird jeder zusätzliche Draht die Kapazität drastisch erhöhen. Der vierte Draht erhöht die Kapazität von 9 Bit auf 16 und der fünfte auf 25. Wenn der Abstand zwischen den Drähten nur 12 nm betragen kann, führt die Skalierung nicht zu einer signifikanten Erhöhung des Volumens und des Verbrauchs des Materials.