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

Chuyển đổi số - "đòn bẩy" để hình thành hệ sinh thái du lịch thông minh

Chuyển đổi số - "đòn bẩy" để hình thành hệ sinh thái du lịch thông minh

Trước sức bật từ sự phục hồi mạnh mẽ sau dịch Covid-19 cùng sức ép cạnh tranh với các điểm đến trong khu vực, ngành du lịch Việt Nam đang đứng trước giai đoạn phát triển mới, nơi công nghệ số đóng vai trò là "đòn bẩy" để đổi mới cách thức quản lý, kinh doanh và phục vụ du khách. Qua đó, đưa du lịch ngày càng phát triển bền vững.

"Chìa khóa" thu hẹp khoảng cách số

"Chìa khóa" thu hẹp khoảng cách số

Phong trào “Bình dân học vụ số” tại Lào Cai đang tạo chuyển biến rõ rệt, giúp người dân và đội ngũ cán bộ cơ sở từng bước làm chủ công nghệ, nâng cao năng lực số, thích ứng với yêu cầu quản lý và phục vụ trong thời đại chuyển đổi số.

Mua sắm Tết online

Mua sắm Tết online

Những ngày giáp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, khi nhịp sống cuối năm trở nên hối hả, không khí mua sắm trên địa bàn tỉnh Lào Cai cũng bước vào cao điểm. Bên cạnh hình ảnh quen thuộc tại các chợ truyền thống, siêu thị, cửa hàng, một “chợ Tết” khác đang hình thành ngay trên không gian số.

Bản Lầu đẩy mạnh công nghệ số phục vụ người dân

Bản Lầu đẩy mạnh công nghệ số phục vụ người dân

Sau khi sáp nhập từ ba đơn vị hành chính cũ, xã biên giới Bản Lầu, tỉnh Lào Cai phải đối mặt với bài toán quản lý trên địa bàn rộng, dân số đông và điều kiện tự nhiên phức tạp. Để khắc phục khó khăn, địa phương lựa chọn chuyển đổi số làm khâu đột phá, từng bước đưa công nghệ vào thực tiễn quản lý, điều hành và phục vụ đời sống Nhân dân, góp phần hiện đại hóa nền hành chính công ở cơ sở.

Nâng cao tỷ lệ người dân sử dụng ứng dụng định danh điện tử VNeID mức độ 2

Nâng cao tỷ lệ người dân sử dụng ứng dụng định danh điện tử VNeID mức độ 2

Định danh điện tử VNeID mức độ 2 đang từng bước trở thành “chìa khóa số” quen thuộc trong đời sống người dân Lào Cai. Để hoàn thành mục tiêu đến năm 2026 có 90% người trưởng thành sở hữu tài khoản định danh điện tử mức độ 2, công an các địa phương trên địa bàn tỉnh đã và đang triển khai nhiều giải pháp đồng bộ.

Chuyển đổi số trong hoạt động chuyên môn và quản lý

Tòa án nhân dân khu vực 1 - Lào Cai: Chuyển đổi số trong hoạt động chuyên môn và quản lý

Thời gian qua, dưới sự lãnh đạo, chỉ đạo của Tòa án nhân dân tối cao và Tòa án nhân dân tỉnh Lào Cai, công tác chuyển đổi số trong hệ thống Tòa án nhân dân nói chung và tại Tòa án nhân dân khu vực 1 - Lào Cai nói riêng đã đạt được nhiều kết quả tích cực, tạo chuyển biến rõ nét trong hoạt động chuyên môn và quản lý.

Khoa học mở lối cho nông nghiệp Lào Cai

Khoa học mở lối cho nông nghiệp Lào Cai

Với sự đồng hành của khoa học công nghệ cùng tinh thần đổi mới, sáng tạo của nông dân, Lào Cai đang từng bước hiện thực hóa mục tiêu xây dựng nền nông nghiệp xanh, sạch, bền vững - vừa làm giàu cho người dân, vừa giữ gìn cảnh quan, môi trường và bản sắc.

Nhà nông "bén duyên" với công nghệ số

Nhà nông "bén duyên" với công nghệ số

Từ sản xuất manh mún, phụ thuộc vào thương lái, nhiều nhà nông trên địa bàn tỉnh đã từng bước làm quen, rồi “bén duyên” với công nghệ số để tổ chức lại sản xuất, mở rộng thị trường tiêu thụ. Việc ứng dụng công nghệ số từ khâu sản xuất, tiêu thụ đến thanh toán không chỉ giúp nâng cao giá trị nông sản, ổn định đầu ra mà còn hình thành tư duy làm kinh tế nông nghiệp hiện đại, thích ứng với cơ chế thị trường.

fb yt zl tw