Indleder en æra med lysdrevne 'multi-level memories'

Indleder en æra med lysdrevne 'multi-level memories'

Tidsstempel: 17. oktober 2023 kl. 12
Kildeknude: 2939473
17. oktober 2023 (Nanowerk nyheder) Vi lever i en tid med dataflod. De datacentre, der drives til at lagre og behandle denne strøm af data, bruger meget elektricitet, hvilket er blevet kaldt en stor bidragyder til miljøforurening. For at overvinde denne situation forskes der i polygonale computersystemer med lavere strømforbrug og højere beregningshastighed, men de er ikke i stand til at håndtere den enorme efterspørgsel efter databehandling, fordi de opererer med elektriske signaler, ligesom konventionelle binære computersystemer.

Nøgleforsøg

  • Forskere har udviklet et nyt 2D-0D halvledermateriale, der kan fungere som en optisk hukommelse drevet af lysimpulser.
  • Materialet tillader flere modstandstilstande, hvilket muliggør mere end blot 0 og 1 tilstande som konventionel hukommelse.
  • Dette kunne muliggøre højhastigheds optisk datatransmission mellem computer- og lagerdele af et system.
  • I test opnåede den optiske hukommelse 91 % nøjagtighed på en AI-model, hvilket viser løfte om næste generation af computere.
  • Forskerne siger, at dette kan hjælpe med at overvinde begrænsninger af siliciumhalvledere til kunstig intelligens og andre avancerede systemer.
    • 2D-0D hybride optiske hukommelsesenheder 2D-0D hybride optiske hukommelsesenheder. (Billede: KIST)

    The Research

    Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelte, at Dr. Do Kyung Hwang fra Center for Opto-Electronic Materials & Devices og professor Jong-Soo Lee fra Department of Energy Science & Engineering ved Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology ( DGIST) har i fællesskab udviklet et nyt nul-dimensionelt og to-dimensionelt (2D-0D) kunstigt halvledermateriale og observeret effekten af ​​en næste generations hukommelse drevet af lys. Transmission af data mellem computer- og lagerdelene af en multi-level computer ved hjælp af lys frem for elektriske signaler kan dramatisk øge behandlingshastigheden. Forskningen er publiceret i Advanced Materials (“Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters”). Forskerholdet har fremstillet et nyt 2D-0D halvleder kunstigt forbindelsesmateriale ved at slutte sig til kvantepunkter i en kerne-skal struktur med zinksulfid (ZnS) på overfladen af ​​cadmiumselenid (CdSe) og et molybdænsulfid (MoS)2) semiconductor. The new material enables the storage and manipulation of electronic states within quantum dots measuring 10 nm or less. When light is applied to the cadmium selenide core, a certain number of electrons flow out of the molybdenum sulfide semiconductor, trapping holes in the core and making it conductive. The electron state inside cadmium selenide is also quantized. Intermittent light pulses trap electrons in the electron band one after the other, inducing a change in the resistance of the molybdenum sulfide through the field effect, and the resistance changes in a cascading manner depending on the number of light pulses. This process makes it possible to divide and maintain more than 0 and 10 states, unlike conventional memory, which has only 0 and 1 states. The zinc sulfide shell also prevents charge leakage between neighboring quantum dots, allowing each single quantum dot to function as a memory. While quantum dots in conventional 2D-0D semiconductor artificial junction structures simply amplify signals from light sensors, the team’s quantum dot structure perfectly mimics the floating gate memory structure, confirming its potential for use as a next-generation optical memory. The researchers verified the effectiveness of the polynomial memory phenomenon with neural network modeling using the CIFAR-10 dataset and achieved a 91% recognition rate. Dr. Hwang of KIST said, “The new multi-level optical memory device will contribute to accelerating the industrialization of next-generation system technologies such as artificial intelligence systems, which have been difficult to commercialize due to technical limitations arising from the miniaturization and integration of existing silicon semiconductor devices.”

    Tidsstempel:

    Mere fra Nanoværk