ก้าวเข้าสู่ยุคแห่ง 'ความทรงจำหลายระดับ' ที่ขับเคลื่อนด้วยแสง

ก้าวเข้าสู่ยุคแห่ง 'ความทรงจำหลายระดับ' ที่ขับเคลื่อนด้วยแสง

ประทับเวลา: 17 ตุลาคม 2023 12:35 น.
โหนดต้นทาง: 2939473
17 ต.ค. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) เราอยู่ในยุคที่ข้อมูลล้นหลาม ศูนย์ข้อมูลที่ดำเนินการเพื่อจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลจำนวนมากนี้ใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก ซึ่งได้รับการขนานนามว่ามีส่วนสำคัญต่อมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อเอาชนะสถานการณ์นี้ จึงได้มีการวิจัยระบบคอมพิวเตอร์หลายเหลี่ยมที่ใช้พลังงานน้อยลงและความเร็วในการคำนวณสูงขึ้น แต่ไม่สามารถรองรับความต้องการการประมวลผลข้อมูลจำนวนมากได้ เนื่องจากระบบทำงานด้วยสัญญาณไฟฟ้า เช่นเดียวกับระบบคอมพิวเตอร์ไบนารีทั่วไป

ประเด็นที่สำคัญ

  • นักวิจัยได้พัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ 2D-0D ใหม่ที่สามารถทำหน้าที่เป็นหน่วยความจำแบบออปติคัลที่ขับเคลื่อนโดยพัลส์แสง
  • วัสดุนี้ช่วยให้มีสถานะต้านทานได้หลายสถานะ ทำให้มีสถานะมากกว่า 0 และ 1 เช่นเดียวกับหน่วยความจำทั่วไป
  • สิ่งนี้สามารถเปิดใช้งานการส่งข้อมูลออปติคัลความเร็วสูงระหว่างส่วนการประมวลผลและการจัดเก็บข้อมูลของระบบ
  • ในการทดสอบ หน่วยความจำแบบออปติคัลได้รับความแม่นยำ 91% ในโมเดล AI ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มสำหรับการประมวลผลยุคต่อไป
  • นักวิจัยกล่าวว่าสิ่งนี้สามารถช่วยเอาชนะข้อจำกัดของเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนสำหรับ AI และระบบขั้นสูงอื่นๆ
    • อุปกรณ์หน่วยความจำออปติคอลไฮบริด 2D-0D อุปกรณ์หน่วยความจำออปติคอลไฮบริด 2D-0D (ภาพ: KIST)

    วิจัย

    สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST) ประกาศว่า Dr. Do Kyung Hwang จากศูนย์วัสดุและอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ และศาสตราจารย์ Jong-Soo Lee จากภาควิชาวิทยาศาสตร์พลังงานและวิศวกรรมศาสตร์ ที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Daegu Gyeongbuk ( DGIST) ได้ร่วมกันพัฒนาวัสดุแยกเทียมเซมิคอนดักเตอร์แบบศูนย์มิติและสองมิติ (2D-0D) ใหม่และสังเกตผลกระทบของหน่วยความจำยุคถัดไปที่ขับเคลื่อนด้วยแสง การส่งข้อมูลระหว่างส่วนคอมพิวเตอร์และส่วนจัดเก็บข้อมูลของคอมพิวเตอร์หลายระดับโดยใช้แสงแทนสัญญาณไฟฟ้าจะช่วยเพิ่มความเร็วในการประมวลผลได้อย่างมาก งานวิจัยที่ได้รับการตีพิมพ์ใน วัสดุขั้นสูง (“Probing optical multi-level memory effects in single core-shell quantum dots and application through 2D-0D hybrid inverters”). ทีมวิจัยได้ประดิษฐ์วัสดุแยกเทียมเซมิคอนดักเตอร์ 2D-0D ใหม่โดยการเข้าร่วม จุดควอนตัม ในโครงสร้างเปลือกแกนกลางที่มีซิงค์ซัลไฟด์ (ZnS) บนพื้นผิวของแคดเมียมซีลีไนด์ (CdSe) และโมลิบดีนัมซัลไฟด์ (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.”

    ประทับเวลา:

    เพิ่มเติมจาก นาโนเวิร์ค