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 trong hoạt động của cơ quan tư pháp

Chuyển đổi số trong hoạt động của cơ quan tư pháp

Trong bối cảnh đẩy mạnh cải cách hành chính và xây dựng chính quyền số, các cơ quan tư pháp tỉnh Lào Cai đang từng bước ứng dụng công nghệ thông tin vào mọi hoạt động nghiệp vụ, từ tiếp nhận hồ sơ, giải quyết thủ tục đến quản lý dữ liệu và công khai thông tin pháp lý.

Hành động thực chất thực hiện mục tiêu chuyển đổi số

Hành động thực chất thực hiện mục tiêu chuyển đổi số

Năm 2026, tỉnh Lào Cai xác định chuyển đổi mạnh mẽ từ “nhận thức” sang “hành động thực chất” trong phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số. Những kết quả đạt được trong năm 2025 sẽ là nền tảng quan trọng để tỉnh phát triển đột phá trong giai đoạn 2026 - 2030. Với quyết tâm cao, hành động quyết liệt của tỉnh sẽ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao chỉ số hài lòng cho người dân.

AI - Chìa khóa giúp doanh nghiệp tăng trưởng

AI - Chìa khóa giúp doanh nghiệp tăng trưởng

Trong bối cảnh chuyển đổi số đang diễn ra rộng khắp, trí tuệ nhân tạo (AI) đã và đang được ứng dụng mạnh mẽ trong hầu hết các khâu quan trọng của doanh nghiệp. AI được kỳ vọng là chìa khóa giúp doanh nghiệp tăng trưởng trong kỷ nguyên mới.

Cảnh báo lỗ hổng bảo mật trong Chromium của Google - nguy cơ mất an ninh mạng trên các trình duyệt web

Cảnh báo lỗ hổng bảo mật trong Chromium của Google - nguy cơ mất an ninh mạng trên các trình duyệt web

Khi người dùng vô tình truy cập vào trang web này, trình duyệt có thể bị lợi dụng để chạy các đoạn mã do tin tặc cài sẵn. Từ đó, tin tặc có thể âm thầm đánh cắp thông tin đăng nhập, theo dõi hoạt động duyệt web hoặc chiếm quyền các tài khoản đang đăng nhập của người dùng.

“Bình dân học vụ số”: Từ tri thức đến động lực chuyển đổi số ở Lào Cai

“Bình dân học vụ số”: Từ tri thức đến động lực chuyển đổi số ở Lào Cai

Chuyển đổi số đang khẳng định vai trò chiến lược của khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo trong phát triển nhanh, bền vững. Sau một năm thực hiện Nghị quyết 57-NQ/TW, tinh thần “hành động đột phá, lan tỏa kết quả” dần đi vào thực tiễn. Tại Lào Cai, phong trào “Bình dân học vụ số” với cách tiếp cận từ cơ sở, thôn bản và từng người dân đã tạo chuyển động tích cực. Khi tri thức số được lan tỏa, khoa học - công nghệ và chuyển đổi số sẽ trở thành động lực thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội.

Cuộc “cách mạng số” ở Khánh Hòa

Cuộc “cách mạng số” ở Khánh Hòa

Sau hợp nhất, cấp ủy, chính quyền xã Khánh Hòa xác định lấy “số hóa” làm trung tâm xây dựng và vận hành đơn vị hành chính cấp xã. “Số hóa” đã và đang vào từng nếp nhà, từng thôn, bản, biến Khánh Hòa trở thành địa phương đi đầu trong thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi số của toàn tỉnh.

Bài 2: Nền tảng dữ liệu số - Chiến lược tạo đột phá phát triển

“Bình dân học vụ số”: Từ tri thức đến động lực chuyển đổi số ở Lào Cai Bài 2: Nền tảng dữ liệu số - Chiến lược tạo đột phá phát triển

Nếu phong trào “Bình dân học vụ số” giúp người dân từng bước làm quen với môi trường số, thì hạ tầng viễn thông và hệ thống dữ liệu chính là nền tảng để những kỹ năng ấy được ứng dụng hiệu quả vào thực tiễn. Vì vậy, Lào Cai đang tập trung nguồn lực đầu tư hạ tầng số hiện đại, mở rộng mạng băng rộng và phát triển các nền tảng dữ liệu dùng chung, từng bước hình thành chính quyền số, kinh tế số và xã hội số bền vững.

Bài 1: Khi tri thức số bắt đầu từ cộng đồng

“Bình dân học vụ số”: Từ tri thức đến động lực chuyển đổi số ở Lào Cai Bài 1: Khi tri thức số bắt đầu từ cộng đồng

Sau hơn một năm triển khai Nghị quyết 57-NQ/TW của Bộ Chính trị, yêu cầu “hành động đột phá, lan tỏa kết quả” đang từng bước hiện hữu trong đời sống. Tại Lào Cai, trong tiến trình chuyển đổi số, con người được xác định là yếu tố nền tảng. Từ nhận thức đó, địa phương đã lựa chọn hướng đi mang tính căn cơ: phổ cập kỹ năng số cho người dân thông qua phong trào “Bình dân học vụ số”, đưa tri thức số lan tỏa tới cộng đồng.

fb yt zl tw