Yeni teknoloji, tek bir cihaza 10 ila 100 kat daha fazla bilgiyi sığdırıp tek bir yerde işleyebiliyor. Yeni hafıza, verileri insan beynindeki sinapslara benzer şekilde işler. Belleğin bir özelliği, yalnızca iki duruma (bir veya sıfır) sahip olan geleneksel belleğin aksine, sürekli bir durum aralığını gerçekleştirebilen direnç anahtarlamasıdır.
Yarı iletken endüstrisinde halihazırda kullanılan bir malzeme olan hafniyum oksit bazlı prototip cihaz. Teknoloji Cambridge Business Enterprise tarafından patentlendi.
Verimsiz bilgisayar belleği sorununa olası bir çözüm, dirençli anahtarlama belleği olarak bilinen yeni bir teknoloji türüdür. Geleneksel bellek aygıtları iki duruma sahiptir: bir veya sıfır. Bununla birlikte, çalışan bir dirençli anahtarlamalı bellek cihazı, sürekli bir durum aralığına sahip olabilir; bu prensibe dayalı bilgisayar bellek cihazları, çok daha yüksek yoğunluk ve hıza sahip olabilir.
Hellenbrand, "Sürekli menzile dayalı tipik bir USB bellek, örneğin on ila 100 kat daha fazla bilgi tutabilir" dedi.
Hellenbrand ve meslektaşları, yarı iletken endüstrisinde halihazırda kullanılan bir yalıtım malzemesi olan hafniyum oksite dayanan bir prototip cihaz geliştirdiler. Bu malzemenin dirençli anahtarlamalı bellek uygulamaları için kullanılmasıyla ilgili sorun, tekdüzelik sorunu olarak bilinir. Atomik düzeyde, hafniyum oksidin herhangi bir yapısı yoktur, hafniyum ve oksijen atomları rastgele karışır, bu da onu bellek uygulamalarında kullanmayı zorlaştırır.
Ancak araştırmacılar, ince hafniyum oksit filmlerine baryum eklendiğinde kompozit malzemede hafniyum oksit düzlemine dik bazı olağandışı yapıların oluşmaya başladığını buldu.
Baryum açısından zengin olan bu dikey 'köprüler' oldukça yapılandırılmıştır ve elektronların geçmesine izin verirken, çevredeki hafniyum oksit yapılandırılmadan kalır. Bu köprülerin cihaz kontaklarıyla buluştuğu noktada elektronların geçebileceği bir enerji bariyeri oluşturuldu. Araştırmacılar bu bariyerin yüksekliğini kontrol edebildiler ve bu da kompozit malzemenin elektrik direncini değiştirdi.
Hellenbrand, "Bu, yalnızca iki duruma sahip olan geleneksel hafızanın aksine, malzemede birden fazla durumun var olmasına izin veriyor" dedi.
Pahalı yüksek sıcaklıkta üretim yöntemleri gerektiren diğer kompozit malzemelerin aksine, bu hafniyum oksit kompozitleri düşük sıcaklıklarda kendi kendine birleşir. Kompozit malzeme yüksek düzeyde performans ve tekdüzelik göstererek onları yeni nesil bellek uygulamaları için son derece umut verici hale getirdi.
Üniversitenin ticarileştirme kolu olan Cambridge Enterprise tarafından teknolojiye ilişkin bir patent başvurusunda bulunuldu.
"Bu materyallerin gerçekten heyecan verici yanı, beyindeki bir sinaps gibi çalışabilmeleridir: beynimizle aynı yerde bilgi depolayıp işleyebilirler, bu da onları hızla büyüyen yapay zeka ve makine öğrenimi alanları için son derece umut verici kılıyor" dedi. Hellenbrand.
Araştırmacılar artık yüksek performanslı yapıların nasıl oluştuğunu daha net anlamak amacıyla malzemeler üzerinde daha büyük fizibilite çalışmaları yürütmek için endüstriyle birlikte çalışıyor. Hafniyum oksit yarı iletken endüstrisinde halihazırda kullanılan bir malzeme olduğundan araştırmacılar, bunun mevcut üretim süreçlerine entegre edilmesinin zor olmayacağını söylüyor.
Araştırma kısmen ABD Ulusal Bilim Vakfı ve Birleşik Krallık Araştırma ve İnovasyon'un (UKRI) bir parçası olan Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) tarafından desteklendi.
