Marcando el comienzo de la era de las 'memorias multinivel' impulsadas por la luz

Marcando el comienzo de la era de las 'memorias multinivel' impulsadas por la luz

Marca de tiempo: 17 de octubre de 2023 12:35 a. M.
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17 de octubre de 2023 (Noticias de Nanowerk) Vivimos en una era de avalancha de datos. Los centros de datos que se operan para almacenar y procesar esta avalancha de datos utilizan mucha electricidad, lo que se ha considerado un importante contribuyente a la contaminación ambiental. Para superar esta situación, se están investigando sistemas informáticos poligonales con menor consumo de energía y mayor velocidad de cálculo, pero no son capaces de hacer frente a la enorme demanda de procesamiento de datos porque funcionan con señales eléctricas, al igual que los sistemas informáticos binarios convencionales.

Puntos clave

  • Los investigadores han desarrollado un nuevo material semiconductor 2D-0D que puede funcionar como una memoria óptica alimentada por pulsos de luz.
  • El material permite múltiples estados de resistencia, lo que permite más de solo estados 0 y 1, como la memoria convencional.
  • Esto podría permitir la transmisión de datos ópticos de alta velocidad entre las partes informáticas y de almacenamiento de un sistema.
  • En las pruebas, la memoria óptica logró una precisión del 91% en un modelo de IA, lo que se muestra prometedora para la informática de próxima generación.
  • Los investigadores dicen que esto podría ayudar a superar las limitaciones de los semiconductores de silicio para la IA y otros sistemas avanzados.
    • Dispositivos de memoria óptica híbrida 2D-0D Dispositivos de memoria óptica híbrida 2D-0D. (Imagen: KIST)

    La investigación

    El Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) anunció que el Dr. Do Kyung Hwang del Centro de Materiales y Dispositivos Optoelectrónicos y el Profesor Jong-Soo Lee del Departamento de Ciencia e Ingeniería Energética del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk ( DGIST) ha desarrollado conjuntamente un nuevo material de unión artificial semiconductor de dimensión cero y bidimensional (2D-0D) y ha observado el efecto de una memoria de próxima generación alimentada por luz. La transmisión de datos entre las partes informática y de almacenamiento de una computadora multinivel utilizando señales luminosas en lugar de eléctricas puede aumentar drásticamente la velocidad de procesamiento. La investigación ha sido publicada en Materiales avanzados (“Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters”). El equipo de investigación ha fabricado un nuevo material de unión artificial semiconductor 2D-0D uniendo puntos cuánticos en una estructura núcleo-cubierta con sulfuro de zinc (ZnS) en la superficie de seleniuro de cadmio (CdSe) y sulfuro de molibdeno (MoS2) 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.”

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