Ingenieurs over de hele wereld hebben alternatieve manieren ontwikkeld om een ​​grotere geheugenopslagcapaciteit te bieden op nog kleinere computerchips. Eerder onderzoek naar tweedimensionale atoomplaten voor geheugenopslag heeft hun potentieel tot nu toe niet blootgelegd.

Een team van elektrotechnici aan de Universiteit van Texas in Austin, in samenwerking met wetenschappers van Peking University, heeft het dunste geheugenopslagapparaat ontwikkeld met een dichte geheugencapaciteit, de weg vrijmaken voor sneller, kleinere en slimmere computerchips voor alles, van consumentenelektronica tot big data tot door de hersenen geïnspireerd computergebruik.

"Voor een lange tijd, de consensus was dat het niet mogelijk was om geheugenapparaten te maken van materialen die slechts één atoomlaag dik waren, " zei Deji Akinwande, universitair hoofddocent aan de afdeling Electrical and Computer Engineering van de Cockrell School of Engineering. "Met onze nieuwe 'atomristors', ' we hebben laten zien dat het inderdaad mogelijk is."

Gemaakt van 2D nanomaterialen, de "atomristors" - een term die Akinwande bedacht - verbeteren op memristors, een opkomende geheugenopslagtechnologie met lagere geheugenschaalbaarheid. Hij en zijn team publiceerden hun bevindingen in het januarinummer van Nano-letters .

"Atomristors zullen de wet van Moore op systeemniveau bevorderen door de 3D-integratie van geheugen op nanoschaal met transistors op nanoschaal op dezelfde chip mogelijk te maken voor geavanceerde computersystemen, ' zei Akinwande.

Geheugenopslag en transistors hebben, daten, altijd afzonderlijke componenten op een microchip geweest, maar atomristors combineren beide functies op een enkele, efficiënter computersysteem. Door metalen atoomplaten (grafeen) als elektroden en halfgeleidende atoomplaten (molybdeensulfide) als actieve laag te gebruiken, de hele geheugencel is een sandwich van ongeveer 1,5 nanometer dik, waardoor het mogelijk is om atomristors laag voor laag in een vlak dicht te pakken. Dit is een aanzienlijk voordeel ten opzichte van conventioneel flashgeheugen, die een veel grotere ruimte inneemt. In aanvulling, de dunheid zorgt voor een snellere en efficiëntere elektrische stroom.

Gezien hun grootte, capaciteit en integratieflexibiliteit, atomristors kunnen samen worden verpakt om geavanceerde 3D-chips te maken die cruciaal zijn voor de succesvolle ontwikkeling van op de hersenen geïnspireerde computers. Een van de grootste uitdagingen in dit snelgroeiende technische vakgebied is het maken van een geheugenarchitectuur met 3D-verbindingen die lijken op die in het menselijk brein.

"De enorme dichtheid van geheugenopslag die mogelijk kan worden gemaakt door deze synthetische atoomplaten op elkaar te leggen, in combinatie met geïntegreerd transistorontwerp, betekent dat we mogelijk computers kunnen maken die leren en onthouden op dezelfde manier als onze hersenen, ' zei Akinwande.

Het onderzoeksteam ontdekte ook een andere unieke toepassing voor de technologie. In bestaande alomtegenwoordige apparaten zoals smartphones en tablets, radiofrequentieschakelaars worden gebruikt om binnenkomende signalen van de antenne te verbinden met een van de vele draadloze communicatiebanden zodat verschillende delen van een apparaat kunnen communiceren en met elkaar kunnen samenwerken. Deze activiteit kan de levensduur van de batterij van een smartphone aanzienlijk beïnvloeden.

De atomristors zijn de kleinste radiofrequentie-geheugenschakelaars die kunnen worden gedemonstreerd zonder DC-batterijverbruik, wat uiteindelijk kan leiden tot een langere levensduur van de batterij.

"Algemeen, we zijn van mening dat deze ontdekking echte commercialiseringswaarde heeft omdat het bestaande technologieën niet zal verstoren, "Zei Akinwande. "Integendeel, het is ontworpen als aanvulling op en integratie met de siliciumchips die al in moderne technische apparaten worden gebruikt."