В Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий создали уникальную технологию для микроэлектроники, вдохновившись строением человеческого мозга. Ученые изобрели новый тип электронных компонентов — наномемристоры*.
* Мемристор — пассивный электрический элемент с памятью.
На основе разработки возможно создание нового поколения сверхмалых чипов. Особенность мемристоров в том, что они могут выступать одновременно и процессором для вычислений, и блоком памяти для хранения информации. Например, принцип работы обычного транзистора основан на простой архитектуре, где процессор и память представлены отдельно. Процессор проводит вычисления и неоднократно обращается к модулю памяти. Это не только требует большого количества энергии, но и создает возможность ошибок, сообщает телеканал «Известия».
В мемристоре обработка и хранение информации происходят внутри одного блока, а сами блоки собираются в сложные сети, работающие не постоянно, а импульсами. Такое решение энергоэффективнее, а также минимизирует ошибки за счет упрощенной логистики данных. Уникальна сама технология производства мемристора в ИТМО. Микроэлектронные компоненты делают из полупроводников. Перспективным материалом для создания чипов является титанат кальция или перовскит.
«Обычно мемристоры сегодня получают литографией на кремнии. Это достаточно распространенный процесс из-за того, что всё для транзисторов готово. Мы будем получать что-то похожее, только не кремний, а перовскит, но химическим методом», — рассказала Александра Фурасова, старший научный сотрудник Нового физтеха ИТМО.
Лабораторный способ может заменить литографический тип производства. Литография микросхем — процесс крайне дорогой. Оборудование стоит десятки миллионов долларов. Химический способ быстрее, экономичнее и эффективнее.
«Здесь начинается инициация роста вот этих перовскитных нанокристаллов, которые сами по себе по отдельности находятся. Дальше мы их прокаливаем при температуре 150 градусов. И таким образом мы получаем высококачественные полупроводники, на которых можно делать мемристоры», — пояснила Фурасова.
Старший научный сотрудник Нового физтеха ИТМО рассказала, что благодаря использованию этого типа полупроводников специалисты добились рекордно малых размеров и энергопотребления. Монокристалл размером 130–160 нанометров расходует всего 70–80 нановатт энергии. Аналогичные по типу устройства требуют от 200 до 35 тыс. нановатт. Наномемристоры ИТМО можно собрать в масштабируемые схемы. Технология подобна кратковременной памяти человека, в том числе по энергоэффективности.
Этому способствует и скорость работы, наномемристор может переключаться менее чем за 1 мс. И хотя разработка ИТМО пока не готова к коммерческому использованию. Изыскания университета приближают эру природоподобных компьютеров. Наномемристоры можно будет использовать для длительного хранения данных и для энергоэффективных вычислений.
Телеканал «Известия» доступен в пакетах кабельных операторов, в Москве он находится на 26-й кнопке. Также прямой эфир канала транслируется на сайте iz.ru.