A technológiai fejlődés egyik szűk keresztmetszete évek óta az, hogy a processzorokat és a memóriákat nem tudják gyorsabb együttműködésre bírni. A svédországi Lund Egyetem kutatói most egy új megoldást mutattak be, amely egy memóriacellát integrál egy processzorral, ami sokkal gyorsabb számításokat tesz lehetővé, mivel azok magában a memóriaáramkörben történnek.
A Nature Electronics című szaklapban megjelent cikkben a kutatók egy új konfigurációt mutatnak be, amelyben egy memóriacellát egy függőleges tranzisztoros szelektorral integráltak, mindezt nanoszinten. Ez a jelenlegi tömeges adattároló megoldásokhoz képest javulást hoz a skálázhatóság, a sebesség és az energiahatékonyság terén.
Alapvetően mindannak, ami nagy mennyiségű adat feldolgozását igényli, például a mesterséges intelligenciának és a gépi tanulásnak, sebességre és nagyobb kapacitásra van szüksége. Ahhoz, hogy ez sikerüljön, a memóriának és a processzornak a lehető legközelebb kell lennie egymáshoz. Emellett a számításokat energiatakarékosan kell elvégezni, mert például a jelenlegi technológia nagy terhelés mellett magas hőmérsékletet generál.
Az a probléma már évek óta ismert, hogy a processzorok számításai sokkal gyorsabban történnek meg, mint amekkora a memóriaegység sebessége. Ezt a szakma Neumann-féle szűk keresztmetszetként ismeri, ami azért következik be, mert a memória és a számítási egységek különállóak, és az információk oda-vissza küldése az úgynevezett adatbuszon keresztül időbe telik, ami korlátozza a sebességet.
"A processzorok a hosszú évek alatt sokat fejlődtek. A memóriaoldalon a tárolókapacitás folyamatosan nőtt, de a funkciók oldalán eléggé nagy volt a csend" - állítja Saketh Ram Mamidala, a Lund Egyetem nanoelektronikai kutatója, a cikk egyik szerzője.
Hagyományosan a korlátot az áramköri lapok építése jelentette, ahol az egységeket egymás mellett, síkban helyezték el. Most függőlegesen, 3D-s elrendezésben építkeznek, integrálják a memóriát és a processzort, a számítások pedig magában a memóriaáramkörben zajlanak.
"A mi verziónk egy nanovezeték, alul egy tranzisztorral, és egy nagyon kicsi memóriaelemmel, amely ugyanazon a dróton feljebb helyezkedik el. Ezáltal egy kompakt integrált funkcióvá válik, ahol a tranzisztor vezérli a memóriaelemet. Az ötlet már korábban is létezett, de a teljesítmény elérése nehéznek bizonyult. Most azonban megmutattuk, hogy ez megvalósítható, és meglepően jól működik" - mondta Lars-Erik Wernersson, a nanoelektronika professzora a Techxplore szerint.
A kutatók RRAM (rezisztív véletlen hozzáférésű memória) memóriacellával dolgoznak, ami önmagában nem újdonság. Ámde sikerült olyan funkcionális integrációt megvalósítaniuk, amelyet korábban még senkinek. Ez nagy lehetőségeket rejt magában, potenciálisan új kutatási területeket és új, továbbfejlesztett funkciókat nyit meg a mesterséges intelligenciától és a gépi tanulástól kezdve a hétköznapi számítógépekig mindenben, végső soron a hétköznapi számítógépekben is. A jövőbeni alkalmazások lehetnek például a gépi tanulás különböző formái, mint a radaralapú gesztusvezérlés, az éghajlat modellezése vagy a különböző gyógyszerek fejlesztése.
