Tin tức Deeper

Thiết bị bộ nhớ nhỏ, nhanh và tiết kiệm năng lượng được lấy cảm hứng từ pin lithium-ion

Ngày:
Th11 24, 2019
Tóm lược:

Các nhà khoa học đã phát triển một thiết bị bộ nhớ ba giá trị mới lấy cảm hứng từ pin lithium-ion rắn. Thiết bị được đề xuất có mức tiêu thụ năng lượng cực thấp có thể là chìa khóa để phát triển các bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và có mặt khắp nơi trong các máy tính hiện đại.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Các lớp xếp chồng lên nhau trong thiết bị bộ nhớ được đề xuất tạo thành một pin nhỏ có thể chuyển đổi nhanh chóng và hiệu quả giữa ba trạng thái điện áp khác nhau (0,95 V, 1,35 V và 1,80 V).
Các lớp xếp chồng lên nhau trong thiết bị bộ nhớ được đề xuất tạo thành một pin nhỏ có thể chuyển đổi nhanh chóng và hiệu quả giữa ba trạng thái điện áp khác nhau (0,95 V, 1,35 V và 1,80 V).

Hầu như tất cả các thiết bị kỹ thuật số thực hiện bất kỳ loại xử lý thông tin nào không chỉ cần một đơn vị xử lý mà còn cả bộ nhớ nhanh có thể tạm thời giữ đầu vào, kết quả một phần và đầu ra của các hoạt động được thực hiện. Trong máy tính, bộ nhớ này được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động hoặc DRAM. Tốc độ của DRAM là rất quan trọng và có thể có tác động đáng kể đến tốc độ chung của hệ thống. Ngoài ra, việc giảm mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị bộ nhớ gần đây đã trở thành một chủ đề nóng để đạt được tính toán hiệu quả năng lượng cao. Do đó, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào việc thử nghiệm các công nghệ bộ nhớ mới để vượt qua hiệu suất của DRAM thông thường.

Đơn vị cơ bản nhất trong chip nhớ là các ô nhớ của nó. Mỗi ô thường lưu trữ một bit bằng cách chấp nhận và giữ một trong hai giá trị điện áp có thể, tương ứng với giá trị được lưu là “0” hoặc “1.” Các đặc tính của từng ô riêng lẻ quyết định phần lớn hiệu năng của chip bộ nhớ tổng thể. Đơn giản hơn và các tế bào nhỏ hơn với tốc độ cao và tiêu thụ năng lượng thấp sẽ là lý tưởng để đưa tính toán hiệu quả cao lên cấp độ tiếp theo.

Một nhóm nghiên cứu từ Tokyo Tech do Giáo sư Taro Hitosugi và sinh viên Yuki Watanabe dẫn đầu gần đây đã đạt được một cột mốc mới trong lĩnh vực này. Các nhà nghiên cứu trước đây đã phát triển một thiết bị bộ nhớ mới lấy cảm hứng từ thiết kế pin lithium-ion rắn. Nó bao gồm một chồng gồm ba lớp rắn làm từ lithium, lithium phosphate và vàng. Ngăn xếp này thực chất là một pin dung lượng thấp thu nhỏ có chức năng như một ô nhớ; nó có thể được chuyển đổi nhanh chóng giữa các trạng thái tích điện và phóng điện đại diện cho hai giá trị có thể có của một bit. Tuy nhiên, vàng kết hợp với lithium để tạo thành một lớp hợp kim dày, làm tăng lượng năng lượng cần thiết để chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác.

Trong nghiên cứu mới nhất của họ, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một tế bào bộ nhớ ba lớp tương tự bằng cách sử dụng niken thay vì vàng. Họ mong đợi kết quả tốt hơn khi sử dụng niken vì nó không dễ dàng tạo thành hợp kim với lithium, điều này sẽ dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn khi chuyển đổi. Thiết bị bộ nhớ họ sản xuất tốt hơn nhiều so với thiết bị trước đó; nó thực sự có thể giữ ba trạng thái điện áp khác nhau thay vì hai, có nghĩa là nó là một thiết bị bộ nhớ ba giá trị. Hệ thống này có thể được xem như là một pin lithium màng mỏng dung lượng cực thấp với ba trạng thái tích điện. Đây là một tính năng rất thú vị có lợi thế tiềm năng cho việc triển khai bộ nhớ ba giá trị, có thể hiệu quả hơn về diện tích.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng niken tạo thành một lớp oxit niken rất mỏng giữa lớp Ni và lớp lithium phosphate, và lớp oxit này rất cần thiết cho việc chuyển đổi năng lượng thấp của thiết bị. Lớp oxit mỏng hơn nhiều so với các hợp kim lithium-vàng được hình thành trong thiết bị trước đó của họ, điều đó có nghĩa là tế bào “pin mini” mới này có công suất rất thấp và do đó nhanh chóng cũng như dễ dàng chuyển đổi giữa các trạng thái bằng cách áp dụng dòng điện cực nhỏ . Tiềm năng tiêu thụ năng lượng cực thấp là lợi thế đáng chú ý nhất của thiết bị này.

Tốc độ tăng, mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn và kích thước nhỏ hơn là những tính năng được yêu cầu cao trong các thiết bị bộ nhớ trong tương lai. Tế bào bộ nhớ được phát triển bởi nhóm nghiên cứu này là một bước đệm rất hứa hẹn hướng tới tính toán nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn nhiều.


Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Tokyo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Yuuki Watanabe, Shigeru Kobayashi, Issei Sugiyama, Kazunori Nishio, Wei Liu, Satoshi Watanabe, Ryota Shimizu, Taro Hitosugi. Thiết bị bộ nhớ ba giá trị tiêu thụ năng lượng thấp được lấy cảm hứng từ pin trạng thái rắn . Tài liệu & Giao diện Ứng dụng ACS , 2019; DOI: 10.1021 / acsami.9b15366

Bài viết liên quan

Bài viết khác