Memristorin mysteeri ratkeaa

Michiganin yliopiston johtaman tutkimuksen mukaan faasierottelun rooli voi auttaa kehittämään muistipiirejä energiatehokkaaseen tekoälylaskentaan

Tähän asti ei ole täysin ymmärretty kuinka memristorit säilyttävät haihtumattomasti informaationsa ilman virtalähdettä, koska mallit ja kokeet eivät täsmää.

"Vaikka kokeet ovat osoittaneet, että laitteet voivat säilyttää informaatiota yli 10 vuotta, yhteisössä käytetyt mallit osoittavat, että informaatiota voidaan säilyttää vain muutaman tunnin", sanoi tohtoriopiskelija Jingxian Li.

Ymmärtääkseen paremmin taustalla olevaa ilmiötä tutkijat keskittyivät RRAM-rakenteen nanokokoisiin filamentteihin. Näin he onnistuivat selvittämään resistiivisen muistin haihtumattomuuden termodynaaminen alkuperän.

Tutkimuspaperissaan Li ja kumppanit osoittavat, että informaation säilyminen ei ole vain seurausta hitaasta hapen diffuusiosta, vaan myös koostumuksen faasierottumisen termodynaamisesta ominaisuudesta, jolloin voi olla useita energialtaan identtisiä tiloja.

Tämä tulos ei ainoastaan tarjoa tarkempaa fyysistä kuvaa resistiivisestä muistista, vaan myös korostaa faasien erottelua uutena mekanismina tulevien informaation tallennuslaitteiden mahdollistamiseksi.

”Olimme yllättyneitä, että löysimme filamentin koelaitteesta. Se on kuin neulan löytäminen heinäsuovasta", Li sanoi.

Tutkimusryhmä havaitsi, että erikokoiset filamentit tuottivat erilaista pidätyskäyttäytymistä. Alle noin 5 nanometrin kokoiset filamentit liukenivat ajan myötä, kun taas yli 5 nanometrin kokoiset filamentit vahvistuivat ajan myötä. Kokoon perustuvaa eroa ei voida selittää pelkällä diffuusiolla.

"Toivomme, että löytömme voivat inspiroida uusia tapoja käyttää faasierottelua informaation tallennuslaitteiden luomiseen", Li sanoo yliopistonsa tiedotteessa.

Turun yliopiston Wihuri tutkimuskeskuksessa kehitetty Siru Ocean –memristori valittiin syyskuussa Suomessa Vuoden insinöörikeksinnöksi.

Kyse on Turun yliopiston Wihuri Physical Laboratoryn tutkimusryhmästä, joka on kehittänyt professori Petriina Paturin johdolla mikrosiruihin liitettävän memsistorin.

Se perustuu perovskiitilla strukturoidun Gd1-xCaxMnO3 -ohutkalvon ja alumiinin väliseen liitoskohtaan, joka todennäköisesti riippuu happiatomien helposta liikkumisesta perovskiittirakenteessa.

Kehitetty rakenne mahdollistaa myös lähes analogisen tilojen ohjauksen vain korkeiden ja matalien tilojen sijaan, mikä on paljon lähempänä aivojen synapsin toimintaa kuin kaksi vaihtotilaa.

Turkulaisilla tavoitteet ovat myös jo tuotteen kaupallistamisessa.

Aiheesta aiemmin:

Magneettinen kvanttimateriaali ja meminduktori

Transistorista memristoriin: kytkentäteknologiaa tulevaisuutta varten

Kvanttimemristori ja neurolaskennan laajennus

Memristoreita ja atomristoreita