Noua tehnologie poate încadra de 10 până la 100 de ori mai multe informații pe un singur dispozitiv și le poate procesa într-un singur loc. Noua memorie procesează datele într-un mod similar cu sinapsele din creierul uman. O caracteristică a memoriei este comutarea rezistenței, care este capabilă de o gamă continuă de stări, spre deosebire de memoria tradițională, care are doar două stări: una sau zero.
Dispozitiv prototip pe baza de oxid de hafniu, un material deja folosit in industria semiconductoarelor. Tehnologia a fost brevetată de Cambridge Business Enterprise.
O posibilă soluție la problema memoriei ineficiente a computerului este un nou tip de tehnologie cunoscut sub numele de memorie rezistivă cu comutare. Dispozitivele de memorie convenționale sunt capabile de două stări: una sau zero. Cu toate acestea, un dispozitiv de memorie cu comutare rezistiv funcțional ar fi capabil de o gamă continuă de stări - dispozitivele de memorie ale computerului bazate pe acest principiu ar fi capabile de densitate și viteză mult mai mare.
„Un stick USB obișnuit bazat pe o rază continuă ar fi capabil să dețină între zece și 100 de ori mai multe informații, de exemplu”, a spus Hellenbrand.
Hellenbrand și colegii săi au dezvoltat un dispozitiv prototip bazat pe oxid de hafniu, un material izolator care este deja folosit în industria semiconductoarelor. Problema cu utilizarea acestui material pentru aplicații de memorie cu comutare rezistivă este cunoscută ca problema uniformității. La nivel atomic, oxidul de hafniu nu are nicio structură, atomii de hafniu și oxigen fiind amestecați aleatoriu, ceea ce îl face dificil de utilizat pentru aplicații de memorie.
Totuși, cercetătorii au descoperit că, prin adăugarea de bariu în peliculele subțiri de oxid de hafniu, în materialul compozit au început să se formeze niște structuri neobișnuite, perpendicular pe planul oxidului de hafniu.
Aceste „punți” verticale bogate în bariu sunt foarte structurate și permit electronilor să treacă, în timp ce oxidul de hafniu din jur rămâne nestructurat. În punctul în care aceste punți se întâlnesc cu contactele dispozitivului, a fost creată o barieră energetică, pe care electronii o pot traversa. Cercetătorii au reușit să controleze înălțimea acestei bariere, care, la rândul său, modifică rezistența electrică a materialului compozit.
„Acest lucru permite să existe mai multe stări în material, spre deosebire de memoria convențională care are doar două stări”, a spus Hellenbrand.
Spre deosebire de alte materiale compozite, care necesită metode scumpe de fabricație la temperatură înaltă, aceste compozite cu oxid de hafniu se autoasambla la temperaturi scăzute. Materialul compozit a arătat niveluri ridicate de performanță și uniformitate, făcându-le foarte promițătoare pentru aplicațiile de memorie de generația următoare.
Un brevet pentru această tehnologie a fost depus de Cambridge Enterprise, filiala de comercializare a Universității.
„Ceea ce este cu adevărat interesant la aceste materiale este că pot funcționa ca o sinapsă în creier: pot stoca și procesa informații în același loc, așa cum poate creierul nostru, făcându-le foarte promițătoare pentru domeniile în creștere rapidă AI și învățare automată”, a spus. Hellenbrand.
Cercetătorii lucrează acum cu industria pentru a efectua studii de fezabilitate mai ample asupra materialelor, pentru a înțelege mai clar cum se formează structurile de înaltă performanță. Deoarece oxidul de hafniu este un material deja folosit în industria semiconductoarelor, cercetătorii spun că nu ar fi dificil de integrat în procesele de fabricație existente.
Cercetarea a fost susținută parțial de Fundația Națională pentru Știință din SUA și de Consiliul de Cercetare pentru Inginerie și Științe Fizice (EPSRC), parte din Marea Britanie pentru Cercetare și Inovare (UKRI).