חוקרים פיתחו התקן זיכרון חדשני לשינוי שלב המבטיח צריכת חשמל נמוכה ועלויות ייצור מופחתות. פיתוח זה, שעלול להחליף זיכרון DRAM ו-NAND פלאש, בולט ביעילותו ויכול להשפיע באופן משמעותי על עתיד הזיכרון וטכנולוגיית המחשוב הנוירומורפית. קרדיט: twoday.co.il.com
KAIST חוקרים יצרו התקן זיכרון לשינוי פאזה בעל הספק נמוך וחסכוני, ומציבים סטנדרט חדש בטכנולוגיית זיכרון.
צוות של חוקרים קוריאנים עולה לכותרות על ידי פיתוח התקן זיכרון חדש שניתן להשתמש בו כדי להחליף זיכרון קיים או להשתמש בו ביישום מחשוב נוירומורפי עבור חומרת בינה מלאכותית מהדור הבא בשל עלויות העיבוד הנמוכות שלו וצריכת החשמל הנמוכה במיוחד.
KAIST (הנשיא Kwang-Hyung Lee) הודיע ב-4 באפריל שצוות המחקר של פרופסור Shinhyun Choi בבית הספר להנדסת חשמל פיתח מכשיר הדור הבא של זיכרון שלב לשינוי שלב* הכולל צריכת חשמל נמוכה במיוחד שיכול להחליף זיכרון DRAM ו-NAND Flash. .
זיכרון לשינוי שלב
התקן זיכרון המאחסן ו/או מעבד מידע על ידי שינוי המצבים הגבישיים של החומרים להיות אמורפיים או גבישיים באמצעות חום, ובכך משנה את מצב ההתנגדות שלו.
לזיכרון קיים של שינוי פאזה יש בעיות כמו תהליך ייצור יקר לייצור מכשירים בקנה מידה גבוה ודורש כמות משמעותית של כוח לפעולה. כדי לפתור את הבעיות הללו, צוות המחקר של פרופסור צ'וי פיתח התקן זיכרון לשינוי פאזה בהספק נמוך במיוחד על ידי יצירה חשמלית של נימה קטנה מאוד בקנה מידה של ננומטר (ננומטר) הניתנת לשינוי פאזה ללא תהליכי ייצור יקרים. לפיתוח חדש זה יש יתרון פורץ דרך שהוא לא רק בעל עלות עיבוד נמוכה מאוד אלא גם מאפשר הפעלה עם צריכת חשמל נמוכה במיוחד.
DRAM, אחד הזכרונות הנפוצים ביותר בשימוש, הוא מהיר מאוד, אך יש לו מאפיינים נדיפים שבהם הנתונים נעלמים כשהחשמל כבוי. לזיכרון פלאש NAND, התקן אחסון, יש מהירויות קריאה/כתיבה איטיות יחסית, אבל יש לו מאפיין לא נדיף שמאפשר לו לשמר את הנתונים גם כשהחשמל מנותק.
איור 1. איורים של התקן זיכרון שלב שינוי שלב בעל הספק נמוך במיוחד שפותח באמצעות מחקר זה והשוואת צריכת החשמל על ידי התקן זיכרון שלב שינוי שלב חדש שפותח בהשוואה להתקני זיכרון קונבנציונליים לשינוי שלב. קרדיט: KAIST Emerging Nano Technology and Integrated Systems
זיכרון Phase Change, לעומת זאת, משלב את היתרונות של זיכרון פלאש DRAM ו-NAND כאחד, ומציע מהירות גבוהה ומאפיינים לא נדיפים. מסיבה זו, זיכרון שינוי פאזה מודגש כזיכרון הדור הבא שיכול להחליף את הזיכרון הקיים, והוא נחקר באופן פעיל כטכנולוגיית זיכרון או טכנולוגיית מחשוב נוירומורפית המחקה את המוח האנושי.
עם זאת, התקני זיכרון קונבנציונליים לשינוי שלב דורשים כמות ניכרת של כוח לפעולה, מה שמקשה על ייצור מוצרי זיכרון מעשיים בעלי קיבולת גדולה או מימוש מערכת מחשוב נוירומורפית. על מנת למקסם את היעילות התרמית עבור פעולת מכשיר הזיכרון, מאמצי מחקר קודמים התמקדו בהפחתת צריכת החשמל על ידי כיווץ הגודל הפיזי של המכשיר באמצעות שימוש בטכנולוגיות הליטוגרפיה החדישות ביותר, אך הם נתקלו במגבלות מבחינה פרקטית שכן מידת השיפור בצריכת החשמל הייתה מינימלית ואילו העלות וקשיי הייצור עלו עם כל שיפור.
על מנת לפתור את בעיית צריכת החשמל של זיכרון שינוי פאזה, צוות המחקר של פרופסור Shinhyun Choi יצר שיטה ליצירה חשמלית של חומרים לשינוי פאזה בשטח קטן במיוחד, תוך יישום מוצלח של התקן זיכרון לשינוי פאזה בעל הספק נמוך במיוחד שצורך פי 15 פחות חשמל מאשר התקן זיכרון קונבנציונלי לשינוי פאזה המיוצר בכלי הליתוגרפיה היקר.
פרופסור Shinhyun Choi הביע אמון רב באופן שבו המחקר הזה יתפרש בעתיד בתחום המחקר החדש ואמר, "התקן הזיכרון לשינוי שלב שפיתחנו הוא משמעותי מכיוון שהוא מציע גישה חדשה לפתרון הבעיות המתמשכות בהפקת זיכרון. מכשיר בעלות ייצור משופרת מאוד וביעילות אנרגטית. אנו מצפים שתוצאות המחקר שלנו יהפכו לבסיס של הנדסת אלקטרוניקה עתידית, ויאפשרו יישומים שונים לרבות זיכרון אנכי תלת מימדי בצפיפות גבוהה ומערכות מחשוב נוירומורפי, שכן הוא פתח את האפשרויות לבחור מתוך מגוון חומרים". הוא המשיך והוסיף, "אני רוצה להודות לקרן המחקר הלאומית של קוריאה ולמרכז NanoFab הלאומי על התמיכה במחקר זה."
מחקר זה, שבו השתתפו See-On Park, סטודנט של MS-PhD Integrated Program, ו-Seokman Hong, דוקטורנט מבית הספר להנדסת חשמל ב-KAIST, ככותבים ראשונים, פורסם ב-4 באפריל בגיליון אפריל של כתב העת האקדמי הבינלאומי הנודע טֶבַע.
מחקר זה נערך בתמיכת פרויקט פיתוח טכנולוגיות מוליכים למחצה חכמים מהדור הבא, פרויקט פיתוח טכנולוגיות ליבה של מוליכים למחצה PIM (מכשיר), תוכנית מחקר מתעוררת מצוינת של קרן המחקר הלאומית של קוריאה, ופרויקט פיתוח מכשירים ננו-רפואיים מבוססי תהליך מוליכים למחצה. של המרכז הלאומי NanoFab.
