Gli ingegneri dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno integrato una memoria ad accesso casuale elettrochimico
I ricercatori erano soliti creare la memoriamateriali compatibili con le moderne tecnologie dei semiconduttori (CMOS): ossido di tungsteno per gate e canale, ossido di zirconio per l'elettrolita e protoni come ioni mobili. Ciò ha permesso di integrare il dispositivo nella microelettronica standard.
Processo di produzione dell'ECRAM. Immagine: Jinsong Cui et al., Nature Electronics
ECRAM è una cella o dispositivo di memoria cheutilizza lo stesso spazio per l'archiviazione dei dati e l'elaborazione. Questa architettura personalizzata elimina il costo energetico del trasferimento dei dati tra la memoria e il processore, consentendo l'esecuzione di operazioni ad alta intensità di dati in modo molto rapido ed efficiente.
La memoria elettrochimica codifica le informazionispostando gli ioni mobili tra il gate e il canale. Gli impulsi elettrici applicati al terminale di gate introducono ioni nel canale o li estraggono, il cambiamento risultante nella conduttività elettrica del canale conserva le informazioni. Viene letto misurando la corrente elettrica che scorre attraverso il canale. L'elettrolita tra il gate e il canale previene il flusso di ioni indesiderati, consentendo alla memoria di funzionare in modalità non volatile.
Circuito di memoria elettrochimica. Immagini: Jinsong Cui et al., Nature Electronics
I ricercatori hanno dimostrato che ilil dispositivo mostrava elevate velocità di commutazione, resisteva a oltre 100 milioni di cicli di lettura-scrittura ed era molto più efficiente della tecnologia di memoria standard. Allo stesso tempo, il canale trattiene in modo affidabile gli ioni per ore, il che è sufficiente per addestrare la maggior parte delle reti neurali profonde. Poiché i materiali sono compatibili con le tecnologie di microfabbricazione, i dispositivi possono essere ridotti a dimensioni micro e nano, consentendo un'elevata densità e potenza di elaborazione.
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Copertina: matrice ECRAM. Immagine: Grainger College of Engineering presso l'Università dell'Illinois Urbana-Champaign