Науковці знайшли спосіб зробити мозкоподібні чипи потужнішими й економнішими: як це вдалося

Міжнародна група фахівців під керівництвом KAUST виявила, що протони, які спричиняють множинні фазові переходи в сегнетоелектричних матеріалах, можуть допомогти в розробці високопродуктивних пристроїв пам'яті, наприклад, нейроморфних чипів, що працюють за принципом людського мозку, повідомляє Interesting Engineering.

У своїй опублікованій науковій статті вчені пишуть, що: "Фероелектрики, такі, як селенід індію, є внутрішньо поляризованими матеріалами, які змінюють полярність під час поміщення в електричне поле, що робить їх привабливими для створення технологій пам'яті".

Вчені кажуть, що подібні пристрої пам'яті не тільки вимагають низьких робочих напруг, а й демонструють чудові показники максимальної довговічності та швидкості читання/запису, проте їхня ємність невелика. Це пояснюється тим, що наявні методи дають змогу викликати лише кілька фероелектричних фаз, а вловити ці фази експериментально дуже складно.

Новий підхід, розроблений групою дослідників, заснований на протонуванні селеніду індію з утворенням безлічі фероелектричних фаз. Він полягав у тому, що фероелектричний матеріал осідав у транзисторі, виготовленому на основі кремнієвої гетероструктури зі стеком.

"Багатошарову плівку селеніду індію нанесли на гетероструктуру, що складалася з ізолюючого аркуша оксиду алюмінію, затиснутого між шаром платини знизу і пористим кварцом зверху. У той час як платиновий шар слугував електродами для прикладеної напруги, пористий кварц виступав електролітом і забезпечував надходження протонів до фероелектричної плівки", — наголошується в повідомленні.

Чергуючи прикладену напругу, дослідники поступово вводили і виводили протони з фероелектричної плівки. У результаті було отримано кілька фероелектричних фаз із різним ступенем протонування, що дуже важливо для реалізації багаторівневих пристроїв пам'яті з великою ємністю.

"Вищі позитивні прикладені напруги посилювали протонування, тоді як негативні напруги більшої амплітуди більшою мірою виснажували протонування", — ідеться в описі дослідження.

"Рівні протонування також змінювалися залежно від близькості шару плівки до кремнію. Вони досягали максимальних значень у нижньому шарі, який перебував у контакті з кремнієм, і поетапно знижувалися, досягаючи мінімальних значень у верхньому шарі".

Однак дослідники з подивом виявили, що під час вимкнення прикладеної напруги протоноіндуковані фероелектричні фази повертаються у вихідний стан. Потім група створила плівку з гладким і безперервним інтерфейсом із кремнієм, унаслідок чого вийшов пристрій, який працює за напруги нижче 0,4 В, що ідеально підходить для розробки малопотужних пристроїв пам'яті.

"Ми маємо намір розробити фероелектричні нейроморфні обчислювальні чипи, що споживатимуть менше енергії та працюватимуть швидше", — заявив Сінь Хе, один із керівників дослідження. Дослідники продовжать роботу над створенням надефективних пристроїв пам'яті з низьким споживанням енергії.

Раніше Фокус розповідав, що виробники чипів зазнають збитків: у всьому винні люди, які економлять на гаджетах. ІТ-індустрія Тайваню переживає найбільший спад за всю свою історію: сукупні продажі 19 великих виробників у червні впали приблизно на 20%.