Inleder en era av ljusdrivna "flernivåminnen"

Inleder en era av ljusdrivna "flernivåminnen"

Tidsstämpel: 17 oktober 2023 12:35
Källnod: 2939473
17 oktober 2023 (Nanowerk Nyheter) Vi lever i en tid av dataflod. De datacenter som drivs för att lagra och bearbeta denna flod av data använder mycket el, vilket har kallats en stor bidragande orsak till miljöföroreningar. För att övervinna denna situation undersöks polygonala datorsystem med lägre strömförbrukning och högre beräkningshastighet, men de kan inte hantera den enorma efterfrågan på databehandling eftersom de arbetar med elektriska signaler, precis som konventionella binära datorsystem.

Key Takeaways

  • Forskare har utvecklat ett nytt 2D-0D-halvledarmaterial som kan fungera som ett optiskt minne som drivs av ljuspulser.
  • Materialet tillåter flera motståndstillstånd, vilket möjliggör mer än bara 0- och 1-tillstånd som konventionellt minne.
  • Detta skulle kunna möjliggöra höghastighets optisk dataöverföring mellan dator- och lagringsdelar i ett system.
  • I tester uppnådde det optiska minnet 91 % noggrannhet på en AI-modell, vilket visar lovande för nästa generations datoranvändning.
  • Forskarna säger att detta kan hjälpa till att övervinna begränsningarna hos kiselhalvledare för AI och andra avancerade system.
    • 2D-0D Hybrid Optiska minnesenheter 2D-0D Hybrid Optiska minnesenheter. (Bild: KIST)

    Forskningen

    Korea Institute of Science and Technology (KIST) meddelade att Dr. Do Kyung Hwang från Center for Opto-Electronic Materials & Devices och professor Jong-Soo Lee vid Institutionen för energivetenskap och teknik vid Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology ( DGIST) har tillsammans utvecklat ett nytt nolldimensionellt och tvådimensionellt (2D-0D) artificiellt halvledarmaterial och observerat effekten av ett nästa generations minne som drivs av ljus. Att överföra data mellan beräknings- och lagringsdelarna i en flernivådator med hjälp av ljus snarare än elektriska signaler kan dramatiskt öka bearbetningshastigheten. Forskningen har publicerats i Advanced Materials (“Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters”). Forskargruppen har tillverkat ett nytt 2D-0D halvledarmaterial för artificiell koppling genom att gå med kvantprickar i en kärna-skalstruktur med zinksulfid (ZnS) på ytan av kadmiumselenid (CdSe) och en molybdensulfid (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.”

    Tidsstämpel:

    Mer från Nanoverk