Сопротивление — полезно
Ученые из Новосибирска создали мемристоры для перезагрузки компьютерной индустрии
В компьютерной индустрии уже долгое время не происходит никаких фундаментальных перемен, а все усовершенствования, связанные, как правило, с внедрением более прогрессивных чипов, носят линейный характер. При этом почва для революции готова: созданы прототипы постоянной энергонезависимой памяти большой емкости, которая сочетает функции оперативной памяти, отвечающей за быстродействие процессора во время работы, и длительного хранения данных. Эта инновация нарушает один из базовых принципов, предложенных корпорацией IBM еще в середине 60-х годов прошлого века, — использование двух раздельных уровней хранилища: энергозависимой оперативной памяти и жесткого диска. Недостатки такой системы хорошо известны: «оперативка», манипулирующая электрическим зарядом, теряет все данные при выключении компьютера, а энергонезависимая память, хоть и сохраняет информацию без питания, работает медленно и неэкономично, что не позволяет задействовать ее для вычислительных процессов. Да и в целом схема «на двух китах» по современным меркам, ориентированным на развитие искусственного интеллекта, считается непроизводительной и энергозатратной, поскольку данные там постоянно перемещаются между разными модулями.
В основе новой памяти — твердотельного накопителя resistive random-access memory (RRAM, ReRAM) — лежит структура металл — диэлектрик — металл; ключевым рычагом для нее является не заряд, а свойство тонкого слоя диэлектрика обратимо менять сопротивление при подаче импульса напряжения посредством образования и рассасывания в нем проводящего канала (филамента). Причем, изменив уровень напряжения, проводящий канал можно разрушить, а затем создать снова. В итоге получается мемристор, из которого и собираются матрицы памяти.
Такой подход позволит реализовать принцип «два в одном», что сделает компьютер не только быстрее, но и энергоэффективнее. Кроме того, полностью изменится привычная архитектура электроники: из нее будут удалены сразу несколько звеньев — вспомогательные компоненты (шины и контроллеры) и сам жесткий диск. Это даст возможность создавать более компактные и легкие компьютеры.