Jaunā tehnoloģija var ievietot 10 līdz 100 reižu vairāk informācijas vienā ierīcē un apstrādāt to vienuviet. Jaunā atmiņa apstrādā datus līdzīgi kā sinapses cilvēka smadzenēs. Atmiņas iezīme ir pretestības komutācija, kas spēj nepārtrauktu stāvokļu diapazonu, atšķirībā no tradicionālās atmiņas, kurai ir tikai divi stāvokļi: viens vai nulle.
Ierīces prototips, kura pamatā ir hafnija oksīds, materiāls, ko jau izmanto pusvadītāju rūpniecībā. Tehnoloģiju patentēja Kembridžas biznesa uzņēmums.
Viens no iespējamiem neefektīvas datora atmiņas problēmas risinājumiem ir jauna veida tehnoloģija, kas pazīstama kā rezistīvā komutācijas atmiņa. Parastajām atmiņas ierīcēm ir divi stāvokļi: viens vai nulle. Tomēr funkcionējoša pretestības komutācijas atmiņas ierīce būtu spējīga uz nepārtrauktu stāvokļu diapazonu – datora atmiņas ierīces, kas balstītas uz šo principu, spētu nodrošināt daudz lielāku blīvumu un ātrumu.
"Tipiska USB zibatmiņa, kuras pamatā ir nepārtraukts diapazons, varētu glabāt, piemēram, no desmit līdz 100 reizēm vairāk informācijas," sacīja Helenbrands.
Hellenbrands un viņa kolēģi izstrādāja ierīces prototipu, kura pamatā ir hafnija oksīds, izolācijas materiāls, ko jau izmanto pusvadītāju rūpniecībā. Problēma, kas saistīta ar šī materiāla izmantošanu rezistīvās komutācijas atmiņas lietojumprogrammām, ir pazīstama kā vienveidības problēma. Atomu līmenī hafnija oksīdam nav struktūras, hafnija un skābekļa atomi ir nejauši sajaukti, tāpēc to ir grūti izmantot atmiņas lietojumprogrammām.
Tomēr pētnieki atklāja, ka, pievienojot bāriju plānām hafnija oksīda kārtiņām, kompozītmateriālā sāka veidoties dažas neparastas struktūras, kas ir perpendikulāras hafnija oksīda plaknei.
Šie vertikālie ar bāriju bagātie “tilti” ir ļoti strukturēti un ļauj elektroniem iziet cauri, kamēr apkārtējais hafnija oksīds paliek nestrukturēts. Vietā, kur šie tilti saskaras ar ierīces kontaktiem, tika izveidota enerģijas barjera, kuru elektroni var šķērsot. Pētniekiem izdevās kontrolēt šīs barjeras augstumu, kas savukārt maina kompozītmateriāla elektrisko pretestību.
"Tas ļauj materiālā pastāvēt vairākiem stāvokļiem, atšķirībā no parastās atmiņas, kurai ir tikai divi stāvokļi," sacīja Helenbrands.
Atšķirībā no citiem kompozītmateriāliem, kuriem ir nepieciešamas dārgas augstas temperatūras ražošanas metodes, šie hafnija oksīda kompozītmateriāli paši samontējas zemā temperatūrā. Kompozītmateriāls uzrādīja augstu veiktspējas un viendabīguma līmeni, padarot tos ļoti daudzsološus nākamās paaudzes atmiņas lietojumprogrammām.
Šīs tehnoloģijas patentu ir iesniegusi Cambridge Enterprise, universitātes komercializācijas nodaļa.
"Šajos materiālos patiešām aizraujoši ir tas, ka tie var darboties kā sinapse smadzenēs: tie var uzglabāt un apstrādāt informāciju vienā un tajā pašā vietā, tāpat kā mūsu smadzenes, padarot tos ļoti daudzsološus strauji augošajās AI un mašīnmācīšanās jomās," sacīja. Helenbrands.
Pētnieki tagad sadarbojas ar nozari, lai veiktu lielākus materiālu priekšizpēti, lai skaidrāk saprastu, kā veidojas augstas veiktspējas struktūras. Tā kā hafnija oksīds ir materiāls, ko jau izmanto pusvadītāju rūpniecībā, pētnieki saka, ka to nebūtu grūti integrēt esošajos ražošanas procesos.
Pētījumu daļēji atbalstīja ASV Nacionālais zinātnes fonds un Inženierzinātņu un fizikālo zinātņu pētniecības padome (EPSRC), kas ir daļa no Apvienotās Karalistes pētniecības un inovācijas (UKRI).