Исследователи Кембриджского университета разработали новый тип мемристора на основе оксида гафния. Ключевой результат: рабочий ток переключения в миллион раз ниже, чем у обычных устройств такого класса.
Мемристор — это элемент памяти, который одновременно хранит и обрабатывает данные в одном месте. Обычные компьютеры тратят огромную энергию на перекачку данных между памятью и процессором. Нейроморфные системы на мемристорах, по расчётам авторов, могут снизить энергопотребление вычислений более чем на 70%.
Главная проблема существующих мемристоров — непредсказуемое поведение. Они работают за счёт роста и разрыва проводящих нитей внутри материала — это нестабильно и даёт разброс от устройства к устройству. Кембриджская команда пошла другим путём: добавила стронций и титан в оксид гафния, создав интерфейс двух слоёв, где переключение происходит на границе, а не внутри материала.
Результат — стабильная работа, ток переключения ниже 10 нА, и более 50 000 циклов без деградации. Устройство имитирует поведение биологических нейронов: одинаковые импульсы в 1 вольт, как в живом мозге, дают диапазон проводимости, превышающий 50-кратный, с сотнями различимых уровней. Это важно для аналоговых нейронных вычислений.
Есть одно серьёзное препятствие: производство требует температуры около 700°C, что несовместимо со стандартными CMOS-процессами. Бехзад Бахит, ведущий автор работы, признаёт: это главная нерешённая задача. Команда уже работает над снижением температуры.
Все материалы в стеке устройства совместимы с CMOS, патентная заявка подана через Cambridge Enterprise. Статья опубликована в журнале Science Advances.
Технология есть, до серийного производства — пока не близко.
