Pedimos aos computadores que processem quantidades cada vez maiores de dados para acelerar a descoberta de medicamentos, melhorar as previsões meteorológicas e climáticas, treinar a inteligência artificial e muito mais. Para atender a essa demanda, precisamos de memória de computador mais rápida e com maior eficiência energética do que nunca. Para este fim, pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram um novo tipo de memória de mudança de fase que pode ajudar os computadores a processar grandes quantidades de dados de forma mais rápida e eficiente.
Inovação em tecnologia de memória
Pesquisadores da Universidade de Stanford demonstraram que um novo material poderia produzir memória de mudança de fase, que depende da alternância entre estados de alta e baixa resistência para criar uns e zeros de dados de computador, uma opção melhorada para futuras inteligências artificiais e sistemas centrados em dados. Recentemente, a revista Nature Communications detalhou sua tecnologia escalável, que é rápida, de baixo consumo de energia, estável, duradoura e pode ser fabricada em temperaturas compatíveis com a fabricação comercial.
"Não estamos apenas melhorando uma única métrica, como resistência ou velocidade, mas estamos melhorando várias métricas ao mesmo tempo", disse Eric Pop, Professor Pease-Ye de Engenharia Elétrica e Distinto Professor de Ciência e Engenharia de Materiais em Stanford. "Esta é a coisa mais realista e favorável à indústria que já construímos nesta área. Gosto de pensar nisso como um passo em direção à memória universal."
Melhore a eficiência da computação
Os computadores atuais armazenam e processam dados em vários locais. A memória volátil (rápida, mas desaparece quando o computador é desligado) é responsável pelo processamento de dados, enquanto a memória não volátil (não rápida, mas pode armazenar informações sem entrada constante de energia) é responsável pelo armazenamento de dados a longo prazo. Mover informações entre esses dois locais cria um gargalo quando o processador aguarda para recuperar grandes quantidades de dados.
Xiangjin Wu, co-autor do artigo e candidato a doutorado co-orientado por Pop e Philip Wong, professor Willard R. e Inez Kerr Bell na Escola de Engenharia, disse: "Fechar dados para frente e para trás consome muita energia, especialmente nas cargas de trabalho de computação atuais. Com esse tipo de memória, esperamos aproximar mais a memória e o processamento e, por fim, integrá-los em um único dispositivo, reduzindo assim o consumo de energia e o tempo. "
Existem muitos obstáculos técnicos para alcançar uma memória de uso geral eficiente e comercialmente viável que possa realizar armazenamento de longo prazo e processamento rápido e de baixo consumo de energia sem sacrificar outras métricas, mas a nova memória de mudança de fase desenvolvida pelo laboratório de Pope é o mais próximo que alguém chegou até agora com esta tecnologia. Os pesquisadores esperam que isso inspire um maior desenvolvimento e adoção desta memória universal.
A promessa da liga GST467
A memória conta com GST467, uma liga composta por quatro partes de germânio, seis partes de antimônio e sete partes de telúrio, desenvolvida por colaboradores da Universidade de Maryland. Pop e seus colegas descobriram uma maneira de colocar essa liga entre vários outros materiais com espessura nanométrica em uma superrede, uma estrutura em camadas que eles haviam usado anteriormente com bons resultados em memórias não voláteis.
“A composição única do GST467 faz com que ele mude excepcionalmente rápido”, disse Asir Intisar Khan, que obteve seu doutorado no laboratório de Pop e é co-autor do artigo. "Integrá-lo na estrutura de superrede de um dispositivo em nanoescala permite baixa energia de comutação, dá-nos boa durabilidade, estabilidade muito boa e torna-o não volátil - pode manter o seu estado durante 10 anos ou mais."
Estabeleça novos padrões
A superrede GST467 passou em vários testes de benchmark importantes. A memória de mudança de fase às vezes pode oscilar com o tempo, com os valores de 1 e 0 mudando lentamente, mas seus testes mostraram que a memória é muito estável. Ele também opera com menos de 1 volt (uma meta para tecnologia de baixo consumo de energia) e é significativamente mais rápido que os SSDs normais.
“Vários outros tipos de memória não volátil podem ser mais rápidos, mas operam em tensões mais altas e consomem mais energia”, disse Pop. "Todas essas tecnologias de computação exigem um equilíbrio entre velocidade e consumo de energia. O fato de podermos alternar em dezenas de nanossegundos em tensões abaixo de um volt é muito importante."
As superredes também podem acomodar um grande número de células de memória em um espaço pequeno. Os pesquisadores reduziram o diâmetro das células de memória para 40 nanômetros, menos da metade do tamanho do coronavírus. Essa abordagem é possível porque a superrede é feita em temperaturas mais baixas e utiliza técnicas avançadas de fabricação. A temperatura de fabricação é muito inferior à necessária. Os pesquisadores estão discutindo o empilhamento de memórias em milhares de camadas para aumentar a densidade. Essa memória poderia permitir futuras camadas 3D.
Fonte compilada: ScitechDaily