211service.com
Memrystory sprawiają, że żetony są tańsze
Całe gałęzie przemysłu i dziedziny badań mają na celu zapewnienie, że każdego roku komputery stają się coraz szybsze. Ale ten trend może zacząć zwalniać, ponieważ komponenty stosowane w obwodach elektronicznych zostaną skurczone do rozmiarów zaledwie kilku atomów. Naukowcy z HP Labs w Palo Alto w Kalifornii obstawiają, że nowy podstawowy komponent elektroniczny – memrystor – będzie przez lata zwiększał moc komputera w tym tempie.
Aktualizacja sprzętu: Naukowcy usunęli tranzystory z dolnej warstwy tego krzemowego chipa (oznaczonego na żółto i niebiesko) i zastąpili je mniejszą liczbą memrystorów w górnej warstwie (oznaczonej na czerwono). Memrystory mogą wykonywać pracę tranzystorów, ale wymagają mniej mocy i mniej miejsca. Według HP mogą zrewolucjonizować układy scalone i technologię pamięci.
Memrystor po raz pierwszy przewidział w 1971 r. profesor Berkeley Leon Chua . Są to urządzenia w nanoskali o unikalnych właściwościach: zmiennej rezystancji i zdolności zapamiętywania rezystancji nawet przy wyłączonym zasilaniu.
Po ponownym odkryciu pracy Chua naukowcy z HP Labs zbudowali pierwszy działający memrystor w maju tego roku. A w zeszłym tygodniu, w pierwszym w historii Sympozjum Memristor i Memristor Systems , w Berkeley, CA, ten sam zespół pokazał, jak memrystor można zintegrować z funkcjonującymi obwodami. Ich obwody wymagają mniejszej liczby tranzystorów, co pozwala na umieszczenie większej liczby komponentów (i większej mocy obliczeniowej) w tej samej przestrzeni fizycznej, jednocześnie zużywając mniej energii do działania.
Staramy się wzmocnić prawo Moore'a, mówi główny badacz Stan Williams , starszy pracownik naukowy w HP, odnosząc się do przewidywań założyciela Intela Gordona Moore'a, że liczba tranzystorów w obwodzie komputerowym (a tym samym wydajność komputera) powinna podwajać się mniej więcej co dwa lata.
Zwiększenie wydajności zwykle oznaczało kurczenie się komponentów, dzięki czemu w obwodzie można zmieścić więcej. Ale zamiast tego zespół Williamsa usuwa niektóre tranzystory i zastępuje je mniejszą liczbą memrystorów. Nie próbujemy zmieścić większej liczby tranzystorów na chipie lub w konkretnym obwodzie, mówi Williams. Hybrydowe układy memrystorowo-tranzystorowe naprawdę mają obietnicę zapewnienia znacznie większej wydajności.
Memrystor działa bardzo podobnie do rezystora, ale z jedną dużą różnicą: może zmieniać rezystancję w zależności od wielkości i kierunku przyłożonego napięcia i może zapamiętać swoją rezystancję nawet po wyłączeniu napięcia. Te niezwykłe właściwości czynią je interesującymi zarówno z naukowego, jak i inżynierskiego punktu widzenia. Pojedynczy memrystor może pełnić te same funkcje logiczne, co wiele tranzystorów, co czyni je obiecującym sposobem na zwiększenie mocy komputera. Memristory mogą również okazać się szybszą, mniejszą i bardziej energooszczędną alternatywą dla pamięci flash.
Chociaż badania nad memrystorami wciąż są w powijakach, HP Labs pracuje nad kilkoma praktycznymi projektami dotyczącymi memrystorów. A teraz zespół Williamsa zademonstrował działający hybrydowy układ memrystorowo-tranzystorowy.
Ponieważ memrystory są wykonane z tych samych materiałów, co zwykłe układy scalone, mówi Williams, integracja ich z tranzystorami okazuje się bardzo łatwa. Jego zespół, w skład którego wchodzi naukowiec HP Qiangfei Xia, zbudował macierz programowalnych bramek (FPGA) przy użyciu nowego projektu, który obejmuje memrystory wykonane z półprzewodnikowego dwutlenku tytanu i znacznie mniej tranzystorów niż normalnie.
Inżynierowie często używają układów FPGA do testowania prototypowych projektów układów, ponieważ można je rekonfigurować w celu wykonywania wielu różnych zadań. Jednak aby być tak elastycznym, FPGA są duże i drogie. A kiedy projekt jest już gotowy, inżynierowie na ogół rezygnują z układów FPGA na rzecz szczuplejszych układów scalonych do konkretnych zastosowań.
Kiedy decydujesz, jaką operację logiczną chcesz wykonać, w rzeczywistości przełączasz kilka przełączników i bitów konfiguracyjnych w obwodzie, mówi Williams. W nowym chipie zadania te wykonują memrystory. To, na co patrzymy, to w zasadzie wyciągnięcie wszystkich bitów konfiguracyjnych i wszystkich przełączników tranzystorowych, mówi.
Według Williamsa stosowanie memrystorów w układach FPGA może znacznie obniżyć koszty. Jeśli nasze pomysły się sprawdzą, tego typu układy FPGA całkowicie zmienią równowagę, mówi.
Ostatecznie najbliższe lata mogą być bardzo ważne dla badań nad memrystorami. W tej chwili największą przeszkodą we wprowadzaniu memrystorów na rynek jest posiadanie [tak niewielu] ludzi, którzy mogą faktycznie projektować obwody [przy użyciu memrystorów], mówi Williams. Mimo to przewiduje, że memrystory pojawią się w obwodach komercyjnych w ciągu najbliższych trzech lat.