Synapse

Des chercheurs de l'Université de Cambridge, de l'Université de Linköping, de l'Université Purdue, de l'University College London, de l'Université de Buffalo et du Laboratoire national de Los Alamos ont mis au point une nouvelle approche de la mémoire informatique basée sur l'oxyde de hafnium - et capable d'améliorer considérablement les performances. et l'efficacité.

"Dans une large mesure, cette explosion de la demande énergétique est due aux lacunes des technologies actuelles de mémoire informatique", affirme le premier auteur, Markus Hellenbrand, PhD, à propos des prédictions selon lesquelles les ordinateurs qui pilotent Internet et d'autres réseaux de communication vont croître pour consommer près d'un tiers de la consommation énergétique. les réserves énergétiques mondiales au cours de la prochaine décennie. "Dans l'informatique conventionnelle, il y a la mémoire d'un côté et le traitement de l'autre, et les données sont réorganisées entre les deux, ce qui prend à la fois de l'énergie et du temps."

Pour résoudre ce problème, disent les chercheurs, il faudra repenser le fonctionnement de la mémoire – et pour mettre en évidence une approche possible, ils ont entrepris de construire un prototype de dispositif de mémoire basé sur de l’oxyde de hafnium dopé au baryum. Contrairement à la mémoire traditionnelle dans laquelle les données sont représentées sous forme de zéros et de uns clairement délimités, le prototype de l'équipe est une forme de mémoire résistive qui stocke les informations sous la forme d'une plage continue de valeurs, augmentant ainsi la densité, la vitesse et l'efficacité. "Une clé USB typique basée sur une portée continue", affirme Hellenbrand, "serait par exemple capable de contenir entre dix et 100 fois plus d'informations."

Le dispositif fonctionne grâce à la création de ponts verticaux s’élevant du plan de l’oxyde de hafnium, créant une autoroute hautement structurée à travers laquelle les électrons peuvent circuler – tandis que l’oxyde de hafnium non ponté se trouve dans un état non structuré et bloque le flux d’électrons. En contrôlant la hauteur de la barrière énergétique à laquelle les ponts rencontrent les contacts de l'appareil, le prototype des chercheurs est capable de stocker des valeurs continues.

"Ce qui est vraiment excitant avec ces matériaux, c'est qu'ils peuvent fonctionner comme une synapse dans le cerveau", ajoute Hellenbrand. "Ils peuvent stocker et traiter des informations au même endroit, comme notre cerveau, ce qui les rend très prometteurs pour les domaines en croissance rapide de l'IA et de l'apprentissage automatique."

Les travaux de l'équipe ont été publiés dans la revue Science Advances en libre accès ; Un brevet sur cette technologie a été déposé par la branche commercialisation de l'Université de Cambridge.