Znajdź zawartość

Badacze z Uniwersytetu w Tel Awiwie odkryli nowy sposób na przełączanie polaryzacji ultracienkich materiałów ferroelektrycznych. Nazwali swoją metodę „slidetroniką” – slidetronics – gdyż do przełączania dochodzi, gdy sąsiadujące warstwy atomów prześlizgują się w poprzek siebie. Slidetronika może być alternatywnym efektywnym sposobem kontrolowania miniaturowych urządzeń elektrycznych. Możłiwość przełączania polaryzacji elektrycznej na niewielkich obszarach to kluczowy element nowoczesnych technologii. Stosuje się ją m.in. w dyskach twardych. W ostatnich latach grubość indywidualnych domen o różnej polaryzacji udało się zmniejszyć ze 100 nanometrów do skali atomów. Jednak dalsza miniaturyzacja staje się poważnym problemem, gdyż może dochodzić do długodystansowych interakcji pomiędzy różnymi domenami, która powoduje, że polaryzacja indywidualnych domen zostaje ujednolicona. W miarę zmniejszania domen magnetycznych, efekty powierzchniowe zaczynają odgrywać coraz większą rolę. Specjaliści, by poradzić sobie z tym problemami, zaczęli rozglądać się za materiałami alternatywnymi dla krzemu, jak heksagonalny azotek boru (h-BN) czy dichalkogenki metali przejściowych (TMD). To materiały, których warstwy mogą mieć grubość atomu i jednocześnie posiadać uporządkowaną strukturę krystaliczną. Tworzy się je z nakładających się na siebie warstw utrzymywanych przez słabe oddziaływania van der Waalsa. Problem jednak w tym, że polaryzacja naturalnie uzyskiwanych jest ograniczona, gdyż materiały te mają tendencję do przyjmowania struktury centrosymetrycznej. Badacze pracujący pod kierunkiem Moshe Ben Shaloma przełamali tę niepożądaną symetrię kontrolując kąt ułożenia dwóch sąsiadujących warstw hBN. Ułożenie, które łamie symetrię i zachowuje polaryzację to jedno z pięciu możliwych ułożeń dwuwarstwowego h-BN. Podzieliliśmy to na dwie grupy: „równoległą” i „antyrównoległą”, mówi Ben Shalom. W ułożeniu optymalnie antyrównoległym (AA+) atomy azotu z jednej warstwy spoczywają na atomach boru z drugiej. W orientacji niestabilnie równoległej (AA) wszystkie atomu azotu z obu warstw spoczywają na sobie i warstwy się odpychają. Przesuwają się względem siebie do czasu, aż stworzą tylko połowa atomów nachodzi na siebie (konfiguracja AB). Okazało się, że takie przesunięcie warstw (AB) względem siebie pozwala na lokalne przełączanie polaryzacji. Naukowcy stwierdzili, że taka stabilna polaryzacja może być niezwykle użyteczna w dalszej miniaturyzacji nieulotnych układów pomięci. Elektrony mogą się wydajnie tunelować pomiędzy obiema warstwami i mechanizm ten można wykorzystać do szybkiego odczytu i zapisu polaryzacji. « powrót do artykułu

Firma Samsung Electronics poinformowała o stworzeniu pierwszego modułu High Bandwidth Memory (HBM) zintegrowanego z modułem obliczeniowym wykorzystującym sztuczną inteligencję – HBM-PIM. Architektura processing-in-memory (PIM) umieszczona wewnątrz wysokowydajnych modułów pamięci ma służyć przede wszystkim przyspieszeniu przetwarzania danych w centrach bazodanowych, systemach HPC (High Performance Computing) oraz aplikacjach mobilnych. Nasz HBM-PIM to pierwsze programowalne rozwiązanie PIM przeznaczone dla różnych zastosowań z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Planujemy rozszerzenie współpracy z dostawcami rozwiązań z zakresu sztucznej inteligencji, dzięki czemu będziemy mogli zaproponować coraz bardziej zaawansowane rozwiązania korzystające z PIM, stwierdził wiceprezes Samsunga, Kwangil Park. Większość współczesnych systemów komputerowych bazuje na architekturze von Neumanna, zgodnie z którą dane są przechowywane i przetwarzane w osobnych układach. Taka architektura wymaga ciągłego przesyłania informacji pomiędzy układami, przez co – szczególnie w systemach operujących na olbrzymich zestawach danych – powstaje wąskie gardło spowalniające pracę całego systemu komputerowego. Architektura HBM-PIM zakłada wykorzystanie modułu przetwarzania danych w miejscu, w którym dane się znajdują. Uzyskano to poprzez umieszczenie wewnątrz każdego modułu pamięci silnika SI zoptymalizowanego pod kątem współpracy z układami DRAM. W ten sposób umożliwiono równoległe przetwarzanie danych i zminimalizowano potrzebę ich przesyłania. Samsung informuje, że po połączeniu HBM-PIM z obecnym już na rynku rozwiązaniem HBM2 Aquabolt pozwoliło na dwukrotne zwiększenie wydajności systemu przy jednoczesnym 70-procentowym spadku zapotrzebowania na energię. Koreańczycy podkreślają, że HBM-PIM nie wymaga żadnych zmian sprzętowych ani programowych, zatem łatwo można je zastosować w już istniejących systemach. HBM-PIM zapewnia imponujący wzrost wydajności przy jednoczesnym olbrzymim spadku zapotrzebowania na energię w kluczowych rozwiązaniach SI, zatem z zainteresowaniem oczekujemy na możliwość sprawdzenia jego wydajności w rozwiązywaniu problemów nad którymi pracujemy w Argonne, stwierdził Rick Stevens, dyrektor ds. obliczeniowych, środowiskowych i nauk biologicznych w Argonne National Laboratory. Szczegóły HBM-PIM zostaną zaprezentowane 22 lutego podczas International Solid-State Circuits Virtual Conference (ISSCC). « powrót do artykułu

Międzynarodowa grupa naukowa pracująca pod przewodnictwem inżynierów z Narodowego Uniwersytetu Singapuru opracowała nowe urządzenie spintroniczne do manipulowania cyfrową informacją. Jest ono 20-krotnie bardziej wydajne i 10-krotnie bardziej stabilne niż dostępne obecnie rozwiązania komercyjne. Nowe urządzenie zostało opracowane we współpracy z naukowcami z Instytutu Technologicznego Toyoty oraz Uniwersytetu Koreańskiego. Nasze odkrycie może stać się nową platformą rozwojową dla przemysłu spintronicznego, który obecnie zmaga się z problemami związanymi z niestabilnością i skalowalnością, gdyż wykorzystuje się tutaj bardzo cienkie elementy magnetyczne, mówi profesor Yang Hyunso z Singapuru. Obecnie na świecie powstają olbrzymie ilości cyfrowych informacji. Istnieje więc duże zapotrzebowanie na tanie, energooszczędne, stabilne i skalowalne produkty do przechowywania tej informacji i manipulowania nią. Stawiane warunki mogłyby spełniać materiały spintroniczne bazujące na rozwiązaniach ferromagnetycznych. Jednak wciąż są one bardzo drogie z powodu problemów ze skalowalnością i stabilnością. Układy pamięci bazujące na ferromagnetykach nie mogą mieć grubości większej niż kilka nanometrów, gdyż efektywność ich okablowania wykładniczo spada wraz z rosnącą grubością. Zaś obecna grubość jest niewystarczająca, by zapewnić stabilne przechowywanie danych w warunkach naturalnie wahających się temperatur, wyjaśnia doktor Yu Jiawei. Uczeni, aby poradzić sobie z tym problemem, zaprzęgli do pracy materiały ferrimagnetyczne. Zauważyli, że mogą być one 10-krotnie grubsze niż materiały ferromagnetyczne i nie wpływa to na ich wydajność. W ferrimagnetykach spin elektronów napotyka na minimalne opory. To jest taka różnica, jakbyśmy jechali samochodem drogą 8-pasmową, w porównaniu do jazdy 1-pasmową ulicą w mieście. Dla spinu ferromagnetyk to jak wąska ulica w mieście, zaś ferrimagnetyk jest jak szeroka autostrada, mówi jeden z badaczy, Rahul Mishra. Pamięć stworzona z materiału ferrimagnetycznego okazała się 10-krotnie bardziej stabilna i 20-krotnie bardziej wydajna niż pamięć z ferromagnetyku. Zdaniem profesora Yanga, za różnicę w wydajności odpowiada unikatowe uporządkowanie atomów.W ferrimagnetykach sąsiadujące ze sobą domeny magnetyczne są zwrócone do siebie przeciwnymi znakami. Zaburzenia spinu powodowane przez jeden atom, są kompensowane przez sąsiedni. Dzięki temu informacja może przepływać szybciej, dalej i przy mniejszym zużyciu energii, stwierdził. Na kolejnym etapie badań naukowcy przyjrzą się już nie tylko problemowi przesyłania informacji w ferrimagnetykach, ale zbadają też tempo jej odczytu i zapisu. Spodziewają się, że będzie ono niezwykle szybkie. Chcą też rozpocząć współpracę z przemysłem, by ich wynalazek jak najszybciej trafił do praktycznego użycia. « powrót do artykułu

Przed dwoma laty firma Nantero ogłosiła, że pamięci NRAM CNT (carbon nanotubes) są gotowe do produkcji i mogą być używane w układach system-on-a-chip. Teraz podczas konferencji Hot Chips 2018 poinformowano, że nowa technologia przeszła wszelkie testy świadczące o jej przydatności do produkcji masowej, a nowe kości mogą być używane jako nieulotna alternatywa dla układów DDR4. Prace nad układami CNT rozpoczęto w 2001 roku, a w roku 2016 zaprezentowano 256 megabitowe układy i ogłoszono, że zadebiutują one w roku 2018 we współpracy z Fujitsu. Teraz dowiadujemy się, że Nantero jest gotowa do produkcji większych ilości układów, a kości będą dostępne od przyszłego roku. Komórki pamięci korzystają z nanorurek umieszczonych na podłożu, na którym są kontrolowane za pomocą impulsów elektromagnetycznych. Nanorurki znajdują się pomiędzy dwiema elektrodami i, w zależności od tego czy są skrzyżowane czy nie, zmienia się oporność. Dzięki pomiarom oporności można określić dwa stany, reprezentujące 0 i 1. Gdy rurki się nie stykają, oporność jest wysoka, interpretowana jako 1. Gdy się stykają, oporność spada i interpretowana jest jako 0. Nantero twierdzi, że tego typu rozwiązanie ma wiele zalet. Kości CNT są niezwykle wytrzymałe. Ich szacowany czas pracy w temperaturze pokojowej to 10 000 lat. Wydajność zaś powinna dorównywać wydajności układów DD4. To zaś, w połączeniu z nieulotnością sprawia, ze są konkurencyjne wobec rozwiązań 3D XPoint i NAND Flash. Fujitsu oświadczyło, że ma zamiar doprowadzić do rynkowego debiutu NRAM. Nie wiadomo, kiedy to się tanie, gdyż pozostały jeszcze pewne problemy do rozwiązania. W najbliższym czasie przekonamy się, że firma spełni swoja zapowiedź sprzed dwóch lat i przed końcem bieżącego roku zadebiutuje 256-megabitowy układ. Nintero określa się jako firmę ARM, co oznacza, że będzie udzielała licencji na swoje układy, ale sama nie ma zamiaru ich produkować. Wiadomo, że obecnie gotowe są też projekty 8- i 16-gigabitowych układów składających się z, odpowiednio, 2 i 4 warstw, które mogą być wytwarzane w procesie 28 nanometrów. Firma za zamiar opracować projekt 8-warstwowych 512-gigabitowych układów produkowanych w procesie 7 nanometrów, jednak przygotowanie takiego projektu może zająć wiele lat. « powrót do artykułu

Zanim kwantowe systemy komunikacyjne i kryptograficzne staną się codziennością, naukowcy będą musieli pokonać wiele problemów. Jednym z nich jest stworzenie układów pamięci zdolnych do bezpiecznego przechowywania kwantowych informacji przenoszonych za pomocą światła. Badacze z Uniwersytetu w Genewie oraz francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) odkryli, że iterb może przechowywać i chronić kwantowe informacje nawet podczas pracy z dużą częstotliwością. To czyni ten materiał idealnym kandydatem do produkcji układów pamięci dla przyszłych długodystansowych sieci kwantowych. Obecnie istnieją sieci przekazujące informacje kwantowe na odległość setek kilometrów, jednak brak wzmacniaczy uniemożliwia budowę bardziej rozległych sieci kwantowych. Jako, że bardzo trudno jest skopiować i wzmocnić sygnał kwantowy, naukowcy szukają odpowiedniego materiału, który pozwoli na zbudowanie kwantowych układów pamięci zdolnych do przechwycenia i synchronizowania fotonów tak, by można było przekazywać je coraz dalej. Trudność polega na znalezieniu materiału zdolnego do odizolowania informacji kwantowej od zewnętrznych zakłóceń tak, byśmy mogli ją przez około sekundę przechować i zsynchronizować fotony, wyjaśnia Mikael Afzelius z Uniwersytetu w Genewie. Foton podróżuje z prędkością około 300 000 kilometrów na sekundę, więc poszukiwany materiał musi pracować z dużymi częstotliwościami. W laboratoriach istnieją już kwantowe układy pamięci. Niektóre z nich wykorzystują metale ziem rzadkich, takie jak europ czy prazeodym. Jednak układy te nie pracują wystarczająco szybko. Zwróciliśmy więc uwagę na iterb, który był dotychczas rzadko badany w tym kontekście, mówi profesor Nicolas Gisin. Okazało się, że po poddaniu działaniu dokładnie dobranych pól magnetycznych iterb wchodzi w stan, w którym zostaje odcięty od zewnętrznych zakłóceń, dzięki czemu może przechwycić fotony bez ryzyka ich utraty. Odnaleźliśmy ten „magiczny punkt” testując różne częstotliwości i kierunki pól magnetycznych. Gdy zostaje on osiągnięty czas koherencji atomów iterbu wydłuża się 1000-krotnie, a wszystko przy wysokiej częstotliwości pracy, wyjaśnia Alexey Tiranov. Teraz naukowcy pracują nad prototypowym iterbowym układem pamięci. « powrót do artykułu