Теги → мемристор
Быстрый переход

Учёные создали первый рабочий процессор с программируемыми мемристорами

На прошлой неделе в сетевом издании Nature группа учёных из Университета Мичигана опубликовала статью, в которой рассказывается о практическом применении первого процессора с массивом программируемых мемристоров.

Участок кремниевой подложки с 17 мемристорами

Участок кремниевой подложки с 17 мемристорами

Напомним, об открытии мемристора первой сообщила компания HP, что произошло в 2008 году. Это так называемый четвёртый базовый электротехнический элемент в дополнение к хорошо известным резисторам, конденсаторам и катушкам индуктивности. Мемристор представляет собой управляемое электронным образом сопротивление с запоминанием состояния, которое не требует поддержки питанием. Это — аналоговый элемент, который может служить как ячейкой энергонезависимой памяти, так и вентилем (транзистором). Сама HP не смогла наладить производство массивов памяти на мемристорах. Но это не важно, поскольку мемристор ― это резистивная память (RRAM или ReRAM), которую не разрабатывает только ленивый.

Диаграмма строения процессора с массивом мемристоров

Диаграмма строения процессора с массивом мемристоров

Поскольку мемристор позволяет одновременно хранить данные в ячейке и выполнять над ними манипуляции, он может стать аналогом цифровых синапсов, а массив мемристоров способен работать подобно головному мозгу без ресурсоёмкой пересылки данных из памяти в процессор и обратно. Данную схему в предельно упрощённом виде воспроизвели учёные из Университета Мичигана. Массив из 5800 мемристоров встроили в процессор на архитектуре OpenRISC, связав схемы каналами передачи данных, включая ЦАП и АЦП (не забываем, что данные в ячейках мемристора — аналоговые с массой промежуточных значений между 0 и 1).

Предложенное решение способно параллельно обрабатывать большие массивы данных с использованием меньшего объёма аппаратных ресурсов. Это экономит время и деньги (читай ― потребление электроэнергии). В перспективе подобные платформы с десятками и сотнями тысяч ячеек из мемристоров на борту смогут в сотни раз превзойти по производительности CPU и GPU общего назначения.

Процессор с массивом мемристоров

Процессор с массивом мемристоров

В проведённых экспериментах учёные смогли научить процессор с мемристорами сходу со стопроцентной точностью распознавать замысловатые буквы греческого алфавита, распознавать изображения с искажениями и с точностью до 94,6 % различать злокачественные или доброкачественные раковые образования. В каждом случае набор данных или векторные представления результатов загружались в массив мемристоров, а дальше сравнение новых входящих данных шло с высочайшей скоростью, что сулит, например, перенос нейроморфных вычислений (машинного обучения) из облаков в мобильные платформы.

Бывший специалист Intel возглавит разработчиков резистивной памяти

Резистивная память или сокращённо ReRAM (RRAM) упорно сопротивляется лучшим умам человечества. Она весьма заманчива для запуска в массовое производство и обещает высочайшую устойчивость к износу — ReRAM в 1000 раз устойчивее, чем NAND-флеш, но создать коммерчески выгодный техпроцесс производства ReRAM пока ни у кого не получилось. На словах ближе всего к делу запуска коммерческого производства ReRAM подошла компания HP и даже придумала интересное название для нового продукта — мемристор, но воз с мемристорами за прошедшие с тех пор шесть лет так и не сдвинулся со своего места. Более того, теперь компания HP в качестве памяти для своего «козырного» проекта Machine на первом этапе собирается использовать не ReRAM (мемристор), а память с изменяемым фазовым состоянием вещества и, судя по последним событиям, это будет память Intel/Micron 3D XPoint.

ReRAM имеет массу востребованных качеств (HP)

ReRAM имеет массу востребованных качеств (HP)

Всё сказанное выше не означает, что интерес к ReRAM сходит на нет. Разработке резистивной памяти уделяют внимание всё новые и новые компании. Так, в 2014 году в Израиле была организована компания Weebit Nano, которая предложила коммерциализировать одну из модификаций ReRAM. Разработчики лицензировали у Университета Райса семь уникальных патентов, оформленных профессором Джеймсом Туром (James Tour). Судя по всему, речь может идти об одной из последних разработок — о ячейке ReRAM на основе пористого графена и рабочего слоя в виде диоксида кремния. Новые материалы позволяют создать ячейку памяти с относительно простой структурой и достаточно низким рабочим напряжением — порядка 2 вольт, что положительно скажется на себестоимости продукта и на энергоэффективности его работы.

В настоящий момент компания Weebit Nano проходит процедуру покупки австралийской компанией Radar Iron. Голосование акционеров по этому поводу должно состояться в мае. По условию договора, после завершения транзакции компания Radar Iron будет переименована в Weebit Nano. Когда это произойдёт, председателем совета директоров Weebit Nano станет ветеран компании Intel и её последний директор разработчиков процессорных архитектур — Дэвид (Дэди) Перлмуттер (David Perlmutter).

Дэвид Перлмуттер (David Perlmutter) на IDF 2012 (Intel)

Дэвид Перлмуттер (David Perlmutter) на IDF 2012 (Intel)

Дэвид Перлмуттер отработал в компании Intel 34 года и ушёл из неё в феврале 2014 года, когда стало понятно, что никто из старой команды в компании больше не нужен. В Intel меняют стратегию развития, и работа над процессорными архитектурами больше не является наиболее важным направлением для компании. Но такие спецы, как Перлмуттер, без работы долго не остаются. Тем более, что память ReRAM, если и когда она будет доведена до производства, будет востребована также в качестве основы для процессорных архитектур.

Китайцы довели «мемристор» до стадии серийного производства

Шесть лет назад компания HP с помпой сообщила о создании «четвёртого» электротехнического элемента — мифического мемристора, который представляет собой управляемый резистивный переход или, проще говоря, переменное сопротивление, которому не требуется энергия для поддержки своего состояния. На базе мемристора предлагалось создавать энергонезависимую память, быстродействие которой было бы близко к оперативной памяти компьютера. С такой памятью компьютеры включались бы и выключались практически мгновенно, ведь в случае выключения вся информация оставалась бы в энергонезависимом ОЗУ. Но с RRAM, ReRAM или резистивной памятью, которая на самом деле скрывается под маркетинговым именем мемристор компании HP, до сих пор не сложилось. Коммерческий выпуск RRAM (ReRAM) так и не стартовал, хотя это событие торопят многие крупнейшие разработчики и производители.

Общий принцип организации перекрёстной памяти RRAM (Crossbar)

Общий принцип организации перекрёстной памяти RRAM (Crossbar)

Похоже, как это сложилось в последние годы, за всё опять придётся отрабатывать китайцам. Крупнейший китайский контрактный производитель полупроводников (четвёртый по величине в мире) — компания Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) — доложила, что она прямо сейчас готова выпускать память RRAM в виде встраиваемых в микропроцессоры и однокристальные схемы блоков. Производство встраиваемой памяти RRAM адаптировано к 40-нм техпроцессу компании, в своё время созданного с помощью специалистов компании IBM. Выдающиеся характеристики RRAM, уверены в SMIC, идеально дополнят энергоэффективные решения для носимой электроники, вещей с подключением к Интернету, смартфоны и планшеты, а также широкий спектр процессоров для промышленной и транспортной автоматики.

RRAM это универсальная пмаять (Crossbar)

RRAM — это универсальная память (Crossbar)

Технология производства и тип ячейки RRAM для внедрения в производство на линиях SMIC лицензированы у молодой американской компании Crossbar. Компания Crossbar, кстати, организована в 2010 году — тогда же, когда компания HP завершила разработку мемристора. Тем не менее, принцип работы памяти RRAM Crossbar отличается от принципа работы памяти HP. Мемристор HP запоминает состояние благодаря насыщению обеднённого слоя ячейки атомами кислорода. Ячейка памяти Crossbar работает на принципе обратимого создания в ячейке из аморфного кремния токопроводящих нитей из ионов серебра. Но внешне оба принципа одинаковы: в обоих случаях сопротивление ячейки изменяется и не теряет своих характеристик после снятия питания.

Реальный образец памяти RRAM (Crossbar)

Реальный образец памяти RRAM (Crossbar)

Добавим, компания Crossbar демонстрировала вполне работоспособные прототипы RRAM в 2013 и в 2014 годах. В данном случае она приступила к следующему этапу своего плана — к лицензированию технологии производства. Согласно испытаниям, массив памяти RRAM Crossbar в 20 раз быстрее NAND, в 20 раз экономичнее её по питанию и выдерживает в 10 раз больше циклов перезаписи. Единственное в чём RRAM может уступать NAND — это плотность записи. Опытные микросхемы RRAM Crossbar были ёмкостью до 4 Мбит. Ясность в этом вопросе может появиться после первого производственного анонса SMIC с использованием нового типа памяти. Ждём.

HP представит прототип революционного компьютера Machine в 2016 году

Компания Hewlett-Packard в ходе конференции HP Discover рассказала, как продвигаются работы в рамках амбициозного проекта Machine по созданию принципиально новой вычислительной системы.

Напомним суть идеи: HP предлагает отказаться от многоуровневой архитектуры памяти, характерной для современных компьютеров, в пользу накопителей нового типа, которые смогут выполнять функции как ОЗУ, так и постоянного хранилища. В основу такой памяти лягут мемристоры — четвёртый пассивный элемент микросхем после резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Переход на новую архитектуру позволит в десятки раз повысить плотность хранения данных при одновременном многократном увеличении производительности и снижении энергопотребления.

По словам Мартина Финка (Martin Fink; на фото вверху), руководителя исследовательского подразделения HP Labs, прототип Machine появится в 2016 году, возможно, уже в первом–втором квартале. Правда, в этой системе не будут реализованы все планируемые инновационные решения. В частности, вместо памяти на мемристорах HP применит традиционные DRAM-чипы: связано это с тем, что работы над накопителями будущего пока далеки от завершения.

Тем не менее прототип Machine позволит получить представление о том, какой вычислительной мощью сможет обладать система в будущем. В частности, в экспериментальной стойке разместятся 2500 вычислительных ядер и 320 Тбайт основной памяти. Система будет использоваться в том числе для тестирования специализированного программного обеспечения и операционной системы для аппаратной платформы нового типа. 

Мемристор не нужен: встречаем 2-Гбайт RRAM Sony и Micron

Энергонезависимая память типа NAND-флеш имеет одно малоприятное свойство — сравнительно низкую устойчивость к износу. По мере снижения топологических норм производства износ становится быстрее. Положение могли бы исправить альтернативные типы энергонезависимой памяти — PRAM (фазовая) или MRAM (магниторезистивная), но у этих типов памяти другая проблема — слишком низкая плотность записи. Поэтому единственным реальным кандидатом на роль NAND-флеш остаётся резистивная память RRAM (ReRAM). В исполнении компании HP такая память носит коммерческое название мемристор. Увы, выпуск RRAM всё откладывается и откладывается.

В качестве активного вещества для резистивного перехода RRAM Sony задействованы ионы меди

В качестве активного вещества для резистивного перехода RRAM Sony задействованы ионы меди

Ранее HP совместно с компанией SK Hynix планировали начать выпуск памяти RRAM на основе мемристоров во второй половине 2013 года. Впоследствии эти планы были изменены. Также на серьёзный срок отложили переход на RRAM компании Toshiba и SanDisk — до 2020 года. Ничего не слышно о RRAM компании Samsung, но она точно над ней работает. И всё же, резистивная память имеет все шансы появиться в виде коммерческих решений уже в следующем году. Если это произойдёт, то стараниями компаний Sony и Micron. Почему мы в этом уверены? На нынешней конференции IEDM 2014 партнёры показали рабочий образец 27-нм 16-Гбит микросхемы RRAM с отличным быстродействием.

Память RRAM Sony и Micron (структура в разрезе, изображение двух соседних ячеек)

Память RRAM Sony и Micron (структура в разрезе, изображение двух соседних ячеек)

Работа образца подтвердила ожидаемые характеристики памяти RRAM. Устоявшаяся скорость чтения составила 900 Мбайт/с (ожидалось 1000 Мбайт/с) с задержками на уровне 2,3 мкс. Скорость записи достигала 180 Мбайт/с при теоретическом максимуме 200 Мбайт/с, а задержки в режиме записи равнялись 11,7 мкс при расчётных задержках 10 мкс. Подобные скорости приближают характеристики энергонезависимой памяти RRAM к скоростям работы с оперативной памятью. Кстати, микросхема RRAM Sony/Micron изначально была создана с интерфейсом DDR DRAM (что обрадует компанию Rambus), так что она легко может заменить оперативную память в массе устройств. Компьютеры и гаджеты с такой памятью будут мгновенно выключаться и включаться без потери и подгрузки данных.

Сравненние теоретических и полученных опытным путём рабочих характеристик 16-Гбит RRAM Sony и Micron

Сравненние теоретических и полученных опытным путём рабочих характеристик 16-Гбит RRAM Sony и Micron

Также есть возможность оценить уровень себестоимости RRAM. Размер ячейки резистивной памяти Sony/Micron равен 6F. Размер ячейки оперативной памяти колеблется от 6F до 4F с преобладанием в последние годы ячеек меньшей площади. Из этого можно сделать вывод, что плотность записи памяти DRAM в среднем будет на 20-30 % выше, чем в случае RRAM. Соответственно, себестоимость кристаллов RRAM при одинаковых топологических нормах в пересчёте на ёмкость при прочих равных будет на треть выше стоимости обычной памяти. На практике, конечно, за счёт новизны цена на PRAM окажется заметно выше стоимости той же NAND-флеш. Зато быстродействие и устойчивость к износу окажутся той премией, которую трудно переоценить.

Новая статья: Мемристоры: пора ли переписывать учебники?

Данные берутся из публикации Мемристоры: пора ли переписывать учебники?

Прототип ОС для революционного компьютера HP Machine выйдет в 2015 году

Компания Hewlett-Packard продолжает развивать проект революционной вычислительной системы Machine, которая в случае появления может буквально перевернуть рынок.

Machine — инициатива исследовательского подразделения HP Labs. Коротко напомним суть проекта: Hewlett-Packard предлагает отказаться от многоуровневой архитектуры памяти, характерной для современных компьютеров, в пользу накопителей нового типа, которые смогут выполнять функции и ОЗУ, и постоянного хранилища. В основу такой памяти лягут мемристоры — четвёртый пассивный элемент микросхем после резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Ожидается, что плотность хранения данных в накопителях на основе мемристоров будет на порядки превосходить значения, характерные для современных устройств. Одновременно станет возможным многократное увеличение производительности и снижение энергопотребления.

Разумеется, для Machine потребуется совершенно новая операционная система. Как сообщается, прототип такой платформы под названием Linux++ будет представлен в июне 2015 года. Благодаря этой ОС, а также сопутствующим средствам эмуляции аппаратного дизайна разработчики смогут понять особенности функционирования Machine ещё до появления комплекса «в железе».

НР также разрабатывает для Machine специализированную операционную систему с «чистого листа», названную Carbon. Однако эта платформа появится позднее.

Что касается самого вычислительного комплекса, то его ранние экспериментальные образцы могут заработать в 2016 году. 

Принципиально новая компьютерная система HP Machine может заработать в 2016 году

Мартин Финк (Martin Fink; на фото), руководитель исследовательского подразделения HP Labs, обозначил ориентировочные сроки появления первых прототипов принципиально новой вычислительной системы, создающейся по проекту Machine.

arstechnica.com

arstechnica.com

Напомним, что об инициативе Machine компания Hewlett-Packard впервые рассказала в июне. Идея заключается в создании качественно новой аппаратно-программной архитектуры, которая позволит на многие годы вперёд удовлетворить растущие потребности в вычислительных мощностях и хранении данных (подробности можно узнать здесь).

Господин Финк говорит, что современные компьютеры могут иметь более 10 «слоёв» хранения данных — от процессорного кеша разного уровня до «медленных» жёстких дисков. Это усложняет общее строение системы и создаёт узкие места при обмене данными (например, при считывании информации с винчестера в оперативную память).

Одним из главных отличий Machine от современных компьютеров станет использование памяти нового типа, которая сможет выполнять функции и ОЗУ, и постоянного хранилища. В основу такой памяти лягут мемристоры — четвёртый пассивный элемент микросхем после резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Наблюдающееся в мемристоре явление гистерезиса позволяет использовать его в качестве ячейки памяти. Ожидается, что плотность хранения данных в накопителях на основе мемристоров будет на порядки превосходить значения, характерные для современных устройств.

По словам господина Финка, первый прототип Machine получит до 150 вычислительных узлов и до 157 петабайт адресуемой памяти. Уже на начальном этапе подобная система может обеспечить шестикратное увеличение производительности по сравнению с обычными компьютерами при снижении энергопотребления в 80 раз!

insight.com

insight.com

В связи с применением памяти нового типа и новых процессорных узлов (кластеров специализированных вычислительных ядер) потребуется и новая программная среда. Господин Финк сообщил, что НР разрабатывает операционную систему с «чистого листа», названную Carbon. Исходные коды этой платформы планируется начать публиковать со следующего года. Кроме того, создаётся вспомогательная платформа на основе Linux — так называемая Linux++.

В целом, сообщил руководитель HP Labs, прототипы Machine могут заработать в 2016 году. Однако коммерческие системы на основе нового дизайна появятся только в течение десяти лет. 

Проект HP Machine: переосмысление базовой архитектуры компьютеров

Корпорация Hewlett-Packard (HP) представила проект Machine по разработке принципиально новой компьютерной архитектуры, которая позволит на многие годы вперёд удовлетворить растущие потребности в вычислительных мощностях и хранении данных.

Machine — это детище исследовательского подразделения HP Labs. В проекте, как отмечается, в той или иной степени задействованы три четверти сотрудников названной лаборатории. HP полагает, что компьютеры и мобильные устройства в их сегодняшнем виде рано или поздно перестанут справляться с растущей нагрузкой, а поэтому необходимы принципиально новые решения.

Работы в рамках проекта Machine ведутся по четырём основным направлениям: это вычислительный блок, система связей, хранение данных и программная платформа.

Вычислительный узел

Hewlett-Packard предлагает отказаться от процессоров общего назначения в пользу кластеров специализированных вычислительных ядер, интегрированных с памятью и сетевыми компонентами. Такой подход позволит решать различные задачи быстрее при меньших затратах энергии.

Память

Проект Machine предполагает использование накопителей на основе мемристоров, которые смогут заменить и DRAM, и постоянную память, скажем, флеш. Напомним, что мемристоры считаются четвёртым пассивным элементом микросхем после резистора, конденсатора и катушки индуктивности. Опытный образец мемристора был создан в 2008 году в исследовательской лаборатории HP. Работа устройства обеспечивается за счёт химических превращений в тонкой двухслойной плёнке двуокиси титана: один из слоёв слегка обеднён кислородом, и кислородные вакансии мигрируют между слоями под действием приложенного электрического напряжения. Наблюдающееся в мемристоре явление гистерезиса позволяет использовать его в качестве ячейки памяти. Ожидается, что плотность хранения данных в накопителях на основе мемристоров будет настолько высокой, что смартфоны смогут вмещать до 100 Тбайт информации.

Связи

Для обеспечения высокоэффективной передачи больших объёмов данных предлагается использовать кремниевую фотонику. Эта технология предусматривает применение недорогого кремния (вместо дорогих и редких оптических материалов) для создания фотонных устройств, включая лазеры, преобразователи и датчики. Кремниевая фотоника обеспечит возможность передачи больших объёмов данных на высокой скорости с минимальным энергопотреблением по оптическому кабелю.

Программная платформа

Для новой архитектуры потребуется принципиально новая операционная система. HP ведёт работы над такой платформой с чистого листа, а также изучает возможность создания специализированных систем на ядре Linux.

Ожидается, что результаты исследований в рамках проекта Machine будут продемонстрированы в течение трёх–пяти лет. 

HP: компьютеры нового типа на базе мемристоров отложены

Давно обещанная HP технология запоминающих резисторов (мемристоров) не появится в потребительских продуктах до 2014 года. Об этом сообщил представитель компании на круглом столе Фонда имени американского миллионера Фреда Кавли, который каждые два года в сентябре вручает премию в размере $1 млн за научные достижения в области астрофизики, нанотехнологий, исследований нервной системы и головного мозга человека. В отчёте The Register отмечено, что HP решила отложить выпуск коммерческих продуктов в связи с финансовыми трудностями своих производственных партнёров.

Мемристоры, как ожидалось, приведут к постепенной замене традиционных транзисторов. Они отличаются от текущих резисторов и схем способностью сохранения получаемой информации. Это позволяет создать по-настоящему «мгновенные» компьютеры, не требующие процесса запуска, так как в памяти всегда хранится последнее состояние системы. Технология также способна уменьшить энергопотребление, так как компьютерам не будет надобности лишний раз перезагружать данные.

Первоначально HP намеревалась выпустить устройства на базе мемисторов в 2013 году, впрочем, новое сообщение не столь значительно отдаляет этот момент. В зависимости от производственных партнёров HP, потребительские устройства, использующие эту технологию, могут начать появляться на рынке летом 2014 года. HP сотрудничала с производственной компанией Hynix, и последней приходится учитывать, насколько технология мемристоров повлияет на сокращение продаж традиционной памяти, выпуск которой является основным направлением её деятельности.

Материалы по теме:

Источник:

Память на мемристорах будет работать подобно мозгу человека

В апреле Hewlett Packard доказала факт сущеcтвования мемристоров. Мемристоры — четвертый элемент электротехнической теории цепи, наряду с резисторами, емкостями и индуктивностями. Сейчас HP продемонстрировала как можно контролировать мемристор, который изменяет сопротивление в зависимости от протекающего по нему тока, и тем самым сделала шаг в направлении создания прототипа и выпуска нового запоминающего устройства — RRAM (resistive random-access memory) — к 2009 году. "Мы сейчас получили экспериментальное доказательство того, что наши мемристоры ведут себя согласно теории", — сказал Дункан Стюарт (Duncan Stewart), основной исследователь мемристоров в HP Labs. "К тому же, мы продемонстрировали как можно управлять мемристорными структурами, что позволит в скором времени построить работающие микросхемы." Мемристор представляет собой двухстороннюю и двухслойную структуру. Слои из оксида титана зажаты между двумя металлическими электродами перемычкой. Один слой оксида титана покрыт кислородными вакансиями, что делает его полупроводником, соседний слой этого покрытия не имеет и играет роль изолятора. По наличию сопротивления между электродами можно определить состояние памяти — включенное или выключенное.
Мемристор
С одним слоем оксида титана, имеющим в обычных условиях свойства изолятора, память переключается в выключенное состояние. Прикладывая напряжение к перемычке, кислородные вакансии переходят в слой оксида титана без специального покрытия, и устройство переключается во включенное состояние. Аналогично, изменив направление тока, кислородные вакансии возвращаются обратно, и устройство "выключается". Большое преимущество мемристора в том, что изменения сопротивления энергонезависимы и сохраняются до тех пор, пока не будет подано обратное напряжение. На данный момент, время переключения оставляет около 50 нс. "Ученые долгое время работали над материалами, способными изменять сопротивление подобно мемристорам, но были неизвестны причины такого поведения", — говорит Стюарт. "Наша демонстрация дает этому механизму очень серьезное обоснование. Мы знаем что при этом происходит — кислородные вакансии изменяют характеристики контакта металл-оксид." Тем не менее, знание того, что кислородные вакансии изменяют сопротивление оксида титана недостаточно для проведения технических испытаний над материалом. Исследователям также необходимо было детальное описание параметров этого материала. Первоначально предполагалось, что кислородные вакансии являются причиной объемных свойств металл-оксидного материала. Теперь же известно, что изменения в наноструктуре контакта оксида и металла в электроде оказывают большее влияние на изменение сопротивления мемристора. "Мы доказали экспериментально, что кислородные вакансии изменяют электронный барьер контакта металл-оксид", — сказал Стюарт. Исследователи также утверждают, что мемристорный материал работает благодаря снижению барьера Шоттки (электронный барьер контакта между металлом и полупроводником), а не из-за изменения объемных характеристик оксида титана. Исследователи разработали решение для выполнения детального исследования взаимодействий между слоями мемристора, размещая экспериментальный образец на чипе горизонтально, а не вертикально. "Мы использовали монокристаллический оксид титана, чтобы встроить мемристор в полупроводниковый прибор с вертикальной структурой", — сказал исследователь HP Labs Джош Янг (Josh Yang). Таким путем мы можем исследовать взаимодействие слоев отдельно и определить какой их них оказал влияние на свойства мемристора. HP Labs изготовила горизонтальные устройства в нескольких конфигурациях для полного описания свойств мемристора. Горизонтальные устройства также позволяют оценить электрические параметры каждого слоя в различных условиях, создавая базу знаний для постройки основанных на мемристорах КМОП-полупроводников. "Теперь мы знаем как проектировать новые устройства, имеющие особые электрические характеристики", — сказал Янг. "Например, для выключения мемристора положительным напряжением слой оксида титана должен располагаться сверху. Для включения мемристора этим же напряжением слои нужно поменять местами". Прототип представленных HP Labs чипов будет использоваться в RRAM. Металлические линии, расположенные между собой на расстоянии менее 50 нм, служат нижними электродами, а в верхнем электроде они выстроены перпендикулярно. Между металлическими линиями инженеры планируют поместить двойной слой диоксида титана, один из слоев будет иметь покрытие из кислородных вакансий, а другой — нет. Пуская ток между двумя металлическими линиями — одна находится сверху, другая снизу — устройство может адресовать индивидуальный битовый элемент, изменяя их сопротивление. HP Labs планирует представить прототип RRAM-микросхемы на мемристорах в 2009 году. Это также потребует использования перемычек для точного фиксирования изменения сопротивления в микросхеме. Утверждается, что массив из мемристоров с настраиваемыми сопротивлениями может обучаться подобно человеческому мозгу. В мозге синапс всякий раз усиливается, когда по нему протекает ток. Таким же образом понижается сопротивление, когда по мемристору протекает ток. Такие нейронные сети могут учиться приспосабливаться, пуская ток любом необходимом направлении. "Создание RRAM-памяти — наша ближайшая цель, но в более отдаленной перспективе мы хотим преобразовывать вычисления с помощью адаптивных контролирующих контуров с функцией обучения", — говорит Стюарт. Аналоговые цепи, использующие электронный синапс, потребуют 5 лет исследований. По оценкам разработчиков, через 5 лет появятся первые прототипы аналоговых мемристоров, их коммерческое применение начнется приблизительно через 10 лет. Материалы по теме: - HP нашла четвертый элемент электротехнической схемы;
- HP – лидер рынка MEMS;
- Аналитика: доходы НР к 2009 году вырастут на 6%.

HP нашла четвертый элемент электротехнической схемы

Hewlett-Packard (HP) объявила, что исследователи из HP Labs, центрального исследовательского отделения компании, доказали существование первоначально лишь теоретизируемого четвертого элемента электрической цепи. Этот научный прогресс может сделать возможным разработку компьютерных систем с памятью, которая не будет терять данные и нуждаться в загрузке, потребляя значительно меньше энергии и ассоциируя информацию аналогично человеческому мозгу. В журнале Nature группа из четверых исследователей HP Labs, возглавляемая Стенли Вильямсом (Stanley Williams), представила математическую модель и физический пример мемристора — резистора с памятью (memory resistor) — который имеет свойство сохранять историю информации, которую он получил. Леон Чуа (Leon Chua), известный преподаватель отделения электрической инженерии и компьютерных наук Университета Калифорнии в Беркли, первоначально теоретизировал об этом элементе на страницах академического журнала, опубликованного 37 лет назад. Чуа утверждал, что мемристор является четвертым фундаментальным элементом электротехнической схемы, наряду с резистором, индуктивностью и емкостью, причем его свойства не могут быть продублированы ни одной из комбинаций этих трех элементов. Опираясь на исследования в наноэлектронике, команда Вильямса сумела доказать существование мемристора. Приведенная HP Labs математическая модель физики мемристора позволит разработчикам создавать интегральные схемы, которые значительно повысят производительность и энергоэффективность ПК и дата-центров. Одно из приложений этого исследования может быть создание нового вида компьютерной памяти, которая дополнит, а затем и вытеснит широко распространенную динамическую память случайного доступа (DRAM). Компьютеры с DRAM-памятью не имеют возможности сохранить информацию при потере электрического питания. Когда память восстанавливается, этому компьютеру необходим процесс загрузки данных, поглащающий дополнительную энергию, с магнитных дисков для запуска системы. В отличие от этого, компьютер с мемристорами будет сохранять информацию после потери энергии и не потребует процесса загрузки, сокращая потребление энергии и дополнительные траты времени. Основанная на мемристорах память и накопители имеют потенциал для снижения энергопотребления и обеспечения большей устойчивости и надежности работы дата-центров при перепадах напряжения. Другим применением мемристорной технологии является разработка компьютерных систем, запоминающих и ассоциирующих серию событий, аналогично тому, как человеческий мозг распознает шаблоны. Это могло бы существенно улучшить технологию распознавания лиц, включая ее безопасность и неприкосновенность частной жизни, которые определяют комплекс биометрических данных авторизуемого лица для доступа к персональной информации, или изучения опыта устройством. Материалы по теме: - HP – лидер рынка MEMS;
- Необычная игровая технология Mscape от Hewlett-Packard;
- Аналитика: доходы НР к 2009 году вырастут на 6%.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥