Inaugurando a era das 'memórias multiníveis' alimentadas pela luz

Inaugurando a era das 'memórias multiníveis' alimentadas pela luz

Carimbo de data / hora: 17 de outubro de 2023 12h35
Nó Fonte: 2939473
17 de outubro de 2023 (Notícias do Nanowerk) Vivemos em uma era de dilúvio de dados. Os data centers operados para armazenar e processar essa enxurrada de dados utilizam muita eletricidade, que tem sido considerada um dos principais contribuintes para a poluição ambiental. Para superar esta situação, estão sendo pesquisados ​​sistemas de computação poligonais com menor consumo de energia e maior velocidade de computação, mas que não conseguem dar conta da enorme demanda de processamento de dados porque operam com sinais elétricos, assim como os sistemas de computação binária convencionais.

Principais lições

  • Os pesquisadores desenvolveram um novo material semicondutor 2D-0D que pode funcionar como uma memória óptica alimentada por pulsos de luz.
  • O material permite vários estados de resistência, permitindo mais do que apenas estados 0 e 1 como a memória convencional.
  • Isso poderia permitir a transmissão óptica de dados em alta velocidade entre as partes de computação e armazenamento de um sistema.
  • Nos testes, a memória óptica alcançou 91% de precisão em um modelo de IA, mostrando-se promissora para a computação de próxima geração.
  • Os pesquisadores dizem que isso poderia ajudar a superar as limitações dos semicondutores de silício para IA e outros sistemas avançados.
    • Dispositivos de memória óptica híbrida 2D-0D Dispositivos de memória óptica híbrida 2D-0D. (Imagem: KIST)

    A pesquisa

    O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) anunciou que o Dr. Do Kyung Hwang do Centro de Materiais e Dispositivos Optoeletrônicos e o Professor Jong-Soo Lee do Departamento de Ciência e Engenharia de Energia do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk ( DGIST) desenvolveu em conjunto um novo material de junção artificial semicondutor de dimensão zero e bidimensional (2D-0D) e observou o efeito de uma memória de próxima geração alimentada por luz. A transmissão de dados entre as partes de computação e armazenamento de um computador multinível usando luz em vez de sinais elétricos pode aumentar drasticamente a velocidade de processamento. A pesquisa foi publicada em Materiais avançados (“Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters”). A equipe de pesquisa fabricou um novo material de junção artificial semicondutor 2D-0D juntando pontos quânticos em uma estrutura núcleo-casca com sulfeto de zinco (ZnS) na superfície do seleneto de cádmio (CdSe) e um sulfeto de molibdênio (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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