Bước đột phá của bộ nhớ thế hệ máy tính tiếp theo

Bộ nhớ mới hứa hẹn sẽ thay thế cả RAM và bộ nhớ flash trong máy tính bằng một giải pháp thay thế tốt hơn, nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.

Vật liệu mới "GST467" có thể là chìa khóa để xây dựng bộ nhớ phổ quát kết hợp tốt nhất RAM với bộ lưu trữ flash tốt nhất.

Bộ nhớ máy tính phổ quát vừa siêu nhanh vừa tiết kiệm năng lượng vừa tiến một bước mới sau khi các nhà khoa học chế tạo được nguyên mẫu "cực kỳ" ổn định bằng vật liệu hoàn toàn mới.

Vật liệu mới, được đặt tên là "GST467", chứa germanium, antimon và terbium, được sử dụng làm một lớp lặp lại trong cấu trúc lớp xếp chồng lên nhau, được gọi là siêu mạng và có thể mở đường cho bộ nhớ phổ quát có thể thay thế cả bộ nhớ ngắn và bộ lưu trữ dài hạn. Các nhà khoa học cho biết trong một nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature rằng, nó cũng có thể nhanh hơn, rẻ hơn và ít tốn điện hơn.

Máy tính ngày nay sử dụng bộ nhớ ngắn hạn, như bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) và bộ nhớ flash dài hạn - chẳng hạn như ổ đĩa thể rắn (SSD) hoặc ổ cứng - cho các mục đích khác nhau. RAM nhanh nhưng cần một lượng không gian vật lý đáng kể và nguồn điện liên tục, nghĩa là dữ liệu của nó sẽ biến mất khi máy tính bị tắt. Mặt khác, bộ nhớ flash giữ lại dữ liệu mà không cần nguồn điện và chứa được nhiều hơn, nhưng lại chậm hơn RAM trong việc truyền dữ liệu được lưu trữ đến bộ xử lý.

Mặc dù vậy, vẫn còn những rào cản kỹ thuật trước khi bộ nhớ phổ quát kết hợp tốc độ của RAM và bộ nhớ dài hạn của bộ lưu trữ flash có thể tồn tại được về mặt thương mại. Nhưng nguyên mẫu này gần như chưa từng có, các nhà khoa học viết trong báo cáo của họ.

Theo nghiên cứu, nguyên mẫu mới là một dạng bộ nhớ thay đổi pha (PCM), tạo ra các số 1 và 0 của dữ liệu máy tính khi nó chuyển đổi giữa trạng thái điện trở cao và điện trở thấp trên vật liệu giống như thủy tinh. Khi vật liệu trong PCM kết tinh - đại diện cho 1- nó sẽ giải phóng một lượng năng lượng lớn và có điện trở thấp. Nó có điện trở cao và hấp thụ cùng một lượng năng lượng khi tan chảy - đại diện cho "số 0".

Theo các nhà nghiên cứu, GST467 là một ứng cử viên lý tưởng để sử dụng trong PCM vì nó có độ kết tinh cao hơn và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn so với các chất thay thế khác, cũng được làm từ antimon, terbium và germanium, nhưng ở các tỷ lệ và cấu trúc tinh thể khác nhau.

Trong nghiên cứu mới, nhóm đã thiết kế và thử nghiệm hàng trăm thiết bị bộ nhớ làm việc có kích thước khác nhau kết hợp GST467 dưới dạng một lớp trong một chồng các lớp được xếp chồng lên nhau có các thành phần khác nhau. Sau đó, họ thực hiện các phép đo điện mở rộng và kiểm tra điểm chuẩn để xem vật liệu hoạt động như thế nào.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy, thiết bị bộ nhớ GST467 đạt được tốc độ nhanh trong khi tiêu thụ rất ít năng lượng - với nhiệt được giới hạn trong vật liệu. Họ cũng báo cáo về mặt lý thuyết nó có thể lưu giữ dữ liệu trong hơn 10 năm - ngay cả ở nhiệt độ trên 120 độ C.

Các nhà khoa học cho biết, điều này "vượt xa sự đánh đổi cơ bản cho công nghệ PCM" và mang lại "hiệu suất thiết bị vượt trội".

Các nhà nghiên cứu bổ sung thêm rằng, vật liệu này không chỉ cải thiện một số chỉ số duy nhất, chẳng hạn như độ bền hoặc tốc độ, mà còn cải thiện đồng thời nhiều chỉ số. Họ cũng mô tả nó là "thứ thực tế và thân thiện nhất mà chúng tôi đã xây dựng", nói rằng đây là một bước quan trọng hướng tới bộ nhớ phổ quát.

Nghiên cứu mới cho thấy một cách tiếp cận tiềm năng có thể thay đổi cuộc chơi đối với trí nhớ phổ quát. Một trong những ứng cử viên cho bộ nhớ phổ quát thay thế tốt nhất là ULTRARAM - một công nghệ dựa trên một dự án nghiên cứu của Đại học Lancaster ở Anh. Nhưng cách tiếp cận này sử dụng một cơ chế khác để lưu giữ thông tin: Không giống như flash và RAM, vốn dựa trên silicon, ULTRARAM sử dụng chất bán dẫn được chế tạo từ các nguyên tố thuộc nhóm III và V trong bảng tuần hoàn các nguyên tố.

Đồng tác giả Asir Khan, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Stanford, nói với Live Science rằng, thiết bị mới có thể là ứng cử viên sáng giá hơn vì ULTRARAM cần 2,5 volt để hoạt động, so với 0,7 volt mà nguyên mẫu mới cần. ULTRARAM cũng sử dụng một hợp chất độc hại - indium áenide.

Mặc dù ULTRARAM tiến gần hơn đến việc thương mại hóa nhưng các tác giả của nghiên cứu mới khẳng định, nguyên mẫu mới của họ sẽ dễ dàng kết hợp hơn với các phương pháp chế tạo chất bán dẫn hiện có. Đó là do nhiệt độ cần thiết để tạo ra một thiết bị hoạt động tương đối thấp.

Theo Báo Tiền phong

Có thể bạn quan tâm

Tin cùng chuyên mục

Lào Cai xây dựng hạ tầng số đồng bộ

Lào Cai xây dựng hạ tầng số đồng bộ

Sau hợp nhất, tỉnh Lào Cai xác định đầu tư phát triển hạ tầng số là nhiệm vụ then chốt nhằm bảo đảm bộ máy chính quyền vận hành thông suốt và hiệu quả. Đến nay, hạ tầng bưu chính, viễn thông trên địa bàn tỉnh được đầu tư đồng bộ, phát triển nhanh và phủ rộng đến 100% xã, phường.

Thay đổi một số chỉ tiêu trong chương trình hành động phát triển khoa học, công nghệ, chuyển đổi số

Thay đổi một số chỉ tiêu trong chương trình hành động phát triển khoa học, công nghệ, chuyển đổi số

Chính phủ ban hành Nghị quyết số 11/NQ-CP sửa đổi, bổ sung, cập nhật Nghị quyết số 71/NQ-CP ngày 1/4/2025 của Chính phủ sửa đổi, bổ sung cập nhật Chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW ngày 22/12/2024 của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia.

Đẩy mạnh tăng trưởng kinh tế số

Đẩy mạnh tăng trưởng kinh tế số

Nhằm mang lại các sản phẩm, dịch vụ tiện ích cho người dân, doanh nghiệp, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế số, ngành ngân hàng tỉnh Lào Cai đã sớm vào cuộc triển khai Nghị quyết 57-NQ/TW ngày 22/12/2024 của Bộ Chính trị với tinh thần quyết liệt, đồng bộ, lấy người dân, doanh nghiệp làm trung tâm.

Ươm mầm năng lực số cho học sinh

Ươm mầm năng lực số cho học sinh

Từ thực tiễn đào tạo và những kết quả nổi bật đạt được tại các sân chơi khoa học - công nghệ trong nước và quốc tế, Trường Tiểu học Kim Đồng (phường Lào Cai) đang từng bước khẳng định vai trò là đơn vị tiên phong trong công tác ươm mầm năng lực số cho học sinh.

Hành trình chinh phục đỉnh cao "AI Thực chiến 2025" của chàng trai 10x Lào Cai

Hành trình chinh phục đỉnh cao "AI Thực chiến 2025" của chàng trai 10x Lào Cai

Giải Nhất cuộc thi “AI Thực chiến 2025” đã gọi tên Đoàn Viết Thắng - chàng trai quê Lào Cai, đội trưởng team Converged cùng các đồng đội, sau hành trình cạnh tranh khốc liệt giữa những nhóm nghiên cứu AI hàng đầu cả nước. Thành tích này không chỉ là dấu mốc cá nhân, mà còn cho thấy sự trưởng thành của thế hệ kỹ sư trẻ Việt Nam trong việc làm chủ và ứng dụng trí tuệ nhân tạo vào các bài toán thực tiễn.

“Bình dân học vụ số” thúc đẩy phát triển bền vững

“Bình dân học vụ số” thúc đẩy phát triển bền vững

Khi Phong trào “Bình dân học vụ số” thấm sâu vào đời sống, mỗi người dân trở thành một chủ thể của chuyển đổi số thì chuyển đổi số không còn là khẩu hiệu mà thực sự trở thành động lực nội sinh thúc đẩy phát triển bền vững, tạo nền tảng để Lào Cai tự tin hội nhập và vươn lên trong kỷ nguyên số.

Vận hành chính quyền với hệ thống quản trị số “Make in Mường Lai”

Vận hành chính quyền với hệ thống quản trị số “Make in Mường Lai”

Từ tháng 7/2025, tỉnh Lào Cai chính thức vận hành mô hình chính quyền địa phương hai cấp, trong đó xã Mường Lai nổi lên như một điểm sáng về đổi mới phương thức lãnh đạo, điều hành. Vượt qua những lúng túng ban đầu trước khối lượng công việc lớn khi sáp nhập và tiếp nhận nhiệm vụ từ cấp huyện, địa phương đã chủ động xây dựng hệ thống quản trị số “Make in Mường Lai”, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong giám sát cán bộ và phục vụ người dân.

Người dân "biết số, hiểu số và dùng số"

Người dân "biết số, hiểu số và dùng số"

Thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, tỉnh Lào Cai xác định người dân vừa là chủ thể, vừa là trung tâm của tiến trình chuyển đổi số. Từ nhận thức đó, thời gian qua, các cấp, ngành trong tỉnh đã tập trung triển khai nhiều giải pháp đồng bộ nhằm nâng cao kỹ năng số cho người dân, đặc biệt ở khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng đồng bào dân tộc thiểu số. 

Lào Cai triển khai Bộ tiêu chí đánh giá hiệu quả khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

Lào Cai triển khai Bộ tiêu chí đánh giá hiệu quả khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số

UBND tỉnh Lào Cai vừa ban hành Kế hoạch thực hiện Quyết định số 2244/QĐ-TTg ngày 13/10/2025 của Thủ tướng Chính phủ về việc ban hành Bộ tiêu chí đánh giá hiệu quả của khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đối với phát triển kinh tế - xã hội trên địa bàn tỉnh.

Động lực cho đổi mới sáng tạo

Động lực cho đổi mới sáng tạo

Mô hình liên kết “3 nhà” (Nhà nước, nhà trường, nhà doanh nghiệp) trong phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số là một trong những giải pháp được tỉnh triển khai nhằm thực hiện hiệu quả Nghị quyết số 57-NQ/TW ngày 22/12/2024 của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia.

fb yt zl tw