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

Ý kiến bạn đọc

Xin vui lòng gõ tiếng Việt có dấu

Có thể bạn quan tâm

Tin cùng chuyên mục

Bài 1: Nhân lực số - “nút thắt” ở cấp xã

Những rào cản trong chuyển đổi số ở cơ sở Bài 1: Nhân lực số - “nút thắt” ở cấp xã

Chuyển đổi số đang là nhiệm vụ cấp bách trong xây dựng chính quyền điện tử, hướng tới chính quyền số, kinh tế số và xã hội số, nhất là trong giai đoạn hiện nay khi Trung ương đang chủ trương sắp xếp tổ chức lại đơn vị hành chính các cấp và xây dựng mô hình tổ chức chính quyền địa phương 2 cấp. Tuy nhiên, một trong những thách thức lớn đối với các địa phương, đặc biệt là cấp xã tại Lào Cai, chính là nhân lực phục vụ cho công cuộc chuyển đổi số.

Lượng hóa một số khái niệm mới trong Nghị quyết số 57-NQ/TW

Lượng hóa một số khái niệm mới trong Nghị quyết số 57-NQ/TW

Nhằm đảm bảo việc thống nhất nhận thức và tổ chức triển khai, thực hiện hiệu quả 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, Bộ Khoa học và Công nghệ vừa ban hành công văn số 562/BKHCN-VCL hướng dẫn làm rõ định nghĩa, nội hàm, lượng hóa một số khái niệm mới trong Nghị quyết số 57-NQ/TW.

Ra mắt kênh chính thức tiếp nhận các sản phẩm đổi mới sáng tạo

Ra mắt kênh chính thức tiếp nhận các sản phẩm đổi mới sáng tạo

Là kênh chính thức để tiếp nhận đề xuất các sản phẩm, giải pháp mới về công nghệ, chuyển đổi số, Cổng thông tin tiếp nhận và công bố các sản phẩm, giải pháp khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số được triển khai với kỳ vọng mang lại hiệu quả thiết thực cho các cơ quan, doanh nghiệp; giúp doanh nghiệp khẳng định năng lực công nghệ, tạo niềm tin với khách hàng và đối tác.

Ngăn "nhạc rác" trên nền tảng số

Ngăn "nhạc rác" trên nền tảng số

Những năm gần đây, sự bùng nổ của các nền tảng nhạc số như YouTube, TikTok… đã mở ra cơ hội lớn cho người sáng tác và phát hành nhạc. Tuy nhiên, song song với những sản phẩm âm nhạc chất lượng, nhạc "rác" cũng đang tràn lan, gây ra nhiều tranh cãi trong giới chuyên môn và người nghe nhạc.

Ứng dụng AI trong quản lý du lịch

Ứng dụng AI trong quản lý du lịch

Ngày 4/4, Sở Du lịch Hà Nội tổ chức hội nghị “Chia sẻ kinh nghiệm ứng dụng AI trong xử lý công việc chuyên môn” nhằm nâng cao năng lực số cho đội ngũ cán bộ, công chức, viên chức của Sở Du lịch thành phố Hà Nội trong sử dụng công nghệ, đặc biệt là ứng dụng AI trong công tác quản lý.

Hưởng ứng Ngày sách và văn hóa đọc: Những không gian đọc sách trong thời đại số

Hưởng ứng Ngày sách và văn hóa đọc: Những không gian đọc sách trong thời đại số

Trong kỷ nguyên số với việc phát triển mạnh mẽ của các thiết bị điện tử thông minh, có rất nhiều kênh và cách để tiếp cận tri thức nhưng văn hóa đọc vẫn giữ một vị trí nhất định, là một kênh quan trọng để “công dân số” ưu tiên lựa chọn. Thế nhưng làm thế nào để lan tỏa văn hóa đọc, để người dân có được những lựa chọn thông minh, tìm về với thế giới tri thức hữu ích trên mỗi trang sách, không chỉ là trăn trở của riêng các nhà xuất bản, phát hành mà là của toàn xã hội.

Bài toán nhân lực lĩnh vực công nghệ

Bài toán nhân lực lĩnh vực công nghệ

Trong bối cảnh toàn cầu hóa và cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 diễn ra mạnh mẽ, các chính sách thu hút và giữ chân người tài đã trở thành yếu tố quyết định của doanh nghiệp công nghệ. Đây cũng là giải pháp chiến lược để doanh nghiệp bảo đảm sức cạnh tranh trên thị trường và tiến tới phát triển bền vững trong nền kinh tế số.

Chuyển đổi số góp phần nâng cao hiệu quả quản lý môi trường

Chuyển đổi số góp phần nâng cao hiệu quả quản lý môi trường

Trong bối cảnh công nghệ số ngày càng phát triển, Công ty Cổ phần Môi trường đô thị tỉnh Lào Cai đã mạnh dạn đổi mới, áp dụng công nghệ vào công tác quản lý môi trường. Nhờ đó, không chỉ nâng cao hiệu quả vận hành mà còn góp phần cải thiện chất lượng môi trường đô thị, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho cộng đồng.

fb yt zl tw