Uno de los grandes desafíos en la arquitectura de computadoras es integrar el almacenamiento, la memoria y el procesamiento en una unidad. Esto haría que las computadoras sean más rápidas y más eficientes energéticamente. Los físicos de la Universidad de Groningen han dado un gran paso hacia este objetivo al combinar un titanato de estroncio dopado con niobioSrTiO3 semiconductor con cobalto ferromagnético. En la interfaz, esto crea un memrisor giratorio con capacidades de almacenamiento, allanando el camino para las arquitecturas de computación neuromórficas. Los resultados se publicaron el 22 de enero en Informes científicos .
El dispositivo desarrollado por los físicos combina el efecto memristor de los semiconductores con un fenómeno basado en espín llamado magnetorresistencia anisotrópica de túnel TAMR y funciona a temperatura ambiente. El semiconductor SrTiO3 tiene una resistencia variable no volátil cuando se conecta con cobalto: un eléctricoEl campo se puede usar para cambiarlo de baja a alta resistencia y viceversa. Esto se conoce como el efecto de electroresistencia.
sintonización
Además, cuando se aplicó un campo magnético a través de la misma interfaz, dentro y fuera del plano del cobalto, esto mostró una sintonía del voltaje de rotación TAMR de 1.2 mV. Esta coexistencia de ambos un gran cambio en el valor de TAMRy la electroresistencia a través del mismo dispositivo a temperatura ambiente no se ha demostrado previamente en otros sistemas de materiales.
'Esto significa que podemos almacenar información adicional de forma no volátil en el memristor, creando así un dispositivo integrado de spin-memristor muy simple y elegante que funciona a temperatura ambiente', explica la profesora de espintrónica de materiales funcionales Tamalika Banerjee.trabaja en el Instituto Zernike de Materiales Avanzados de la Universidad de Groningen. Hasta ahora, los intentos de combinar almacenamiento basado en espín, memoria y computación se han visto obstaculizados por una arquitectura compleja además de otros factores.
cerebro
La clave del éxito del dispositivo del grupo Banerjee es la interfaz entre el cobalto y el semiconductor. "Hemos demostrado que una capa aislante de óxido de aluminio de un nanómetro de espesor hace que desaparezca el efecto TAMR", dice Banerjee. Tomó bastante tiempotrabajaron para diseñar la interfaz. Lo hicieron ajustando el dopaje de niobio del semiconductor y, por lo tanto, el paisaje potencial en la interfaz. La misma coexistencia no se puede lograr con el silicio como semiconductor: "Se necesitan los átomos pesados en SrTiO3 para elacoplamiento de órbita giratoria en la interfaz que es responsable del gran efecto TAMR a temperatura ambiente. '
Estos dispositivos podrían usarse en una arquitectura de computadora similar al cerebro. Actuarían como las sinapsis que conectan las neuronas. La sinapsis responde a un estímulo externo, pero esta respuesta también depende de la memoria de la sinapsis de estímulos previos.ahora considerando cómo crear una arquitectura de computadora con inspiración biológica basada en nuestro descubrimiento. "Tal sistema se alejaría de la arquitectura clásica de Von Neumann. La gran ventaja es que se espera que use menos energía y, por lo tanto, produzca menos calor".será útil para el "Internet de las cosas", donde la conexión de diferentes dispositivos y redes genera cantidades insostenibles de calor ".
eficiencia energética
La física de lo que sucede exactamente en la interfaz del cobalto y el semiconductor de estroncio es complicada, y se necesita más trabajo para comprender esto. Banerjee: 'Una vez que lo comprendamos mejor, podremos mejorar el rendimiento delactualmente estamos trabajando en eso. Pero funciona bien como está, así que también estamos pensando en construir un sistema más complejo con tales memristores giratorios para probar algoritmos reales para las capacidades cognitivas específicas del cerebro humano ". El dispositivo de Banerjee esrelativamente simple. Ampliarlo a una arquitectura informática completa es el siguiente gran paso.
Cómo integrar estos dispositivos en una arquitectura de computación paralela que imita el funcionamiento del cerebro es una pregunta que fascina a Banerjee. 'Nuestro cerebro es una computadora fantástica, en el sentido de que puede procesar grandes cantidades de información en paralelo con una energíaeficiencia que es muy superior a la de una supercomputadora. 'Los hallazgos del equipo de Banerjee podrían conducir a nuevas arquitecturas para la computación inspirada en el cerebro.
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Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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