Louis Piper, docent i fysik och direktör för materialvetenskap och teknik vid Binghamton University. Upphovsman:Binghamton University, State University i New York
Datorer i framtiden kan vara mer energieffektiva, tack vare ny forskning från Binghamton University, State University i New York.
Enheter som drönare är beroende av en konstant WiFi -signal - om WiFi stannar, drönaren kraschar. Louis Piper, docent i fysik och direktör för materialvetenskap och teknik vid Binghamton University, vill göra mer energieffektiva datorer, så saker som drönare kan reagera på sin miljö utan att oroa sig för en WiFi -signal som länkar den till en större dator.
"Du kan placera 5G och 6G överallt och anta att du har en pålitlig internetanslutning hela tiden, eller så kan du lösa problemet med maskinvarubearbetning, vilket är vad vi gör, "sa Piper." Tanken är att vi vill ha dessa marker som kan göra allt i chipet, snarare än meddelanden fram och tillbaka med någon sorts stor server. Det borde vara mer effektivt på det sättet. "
Forskare har utvecklat "neuristor" -kretsar som beter sig på samma sätt som biologiska neuroner i den mänskliga hjärnan, som kan utföra komplexa beräkningar med en otroligt liten mängd ström. På senare tid, en vital komponent i denna neuristorkrets skapades med användning av niobiumdioxid (NbO 2 ), som replikerar kopplingsbeteendet som observerats i jonkanaler inom biologiska neuroner. Dessa NbO 2 enheter skapas genom att applicera en stor spänning över en icke-ledande niobiumpentoxid (Nb 2 O 5 ) film, orsakar bildandet av ledande NbO 2 filament som är ansvariga för det viktiga kopplingsbeteendet. Tyvärr, denna högspännings- och tidskrävande efterfabrikationsprocess gör det nästan omöjligt att skapa de täta kretsar som behövs för komplexa datorprocessorer. Dessutom, dessa NbO 2 enheter kräver en ytterligare kompanjonkondensator för att fungera korrekt i neuristorkretsen, gör dem mer komplexa och otympliga att genomföra.
"Ett av de största problemen vi har med att försöka skapa dessa system är det faktum att du måste utföra detta elektroformningssteg, "sa Piper." Som med Frankensteins monster, du pulserar i princip en stor mängd el genom materialet, och plötsligt blir det ett aktivt element. Det är inte särskilt tillförlitligt för ett konstruktionssteg med tillverkning. Det är inte så vi gör saker med kiseltransistorer. Vi gillar att fabulera dem alla och sedan fungerar de direkt. "I denna studie, Georgia Tech -forskare skapade Nb 2 O 5 x-baserade enheter som återger liknande beteende för den kombinerade NbO 2 /kondensatorpar utan behov av den extra energibulten. Binghamton -forskare verifierade mekanismen som föreslogs. Detta fynd, sa Piper, kan leda till billigare, energieffektiva, och högdensitetsneuristorkretsar än tidigare möjligt, påskynda vägen till mer energieffektiva och anpassningsbara datorer.
"Vi vill ha material som i sig har någon form av växlingsoperation själva, som vi sedan kan använda i samma dimensioner där vi möter slutet med kisel. Möjligheten att skala och möjligheten att ta bort någon form av alkemi när det gäller denna elektroformningsprocess gör det verkligen mer i linje med hur vi gör halvledande bearbetning nuförtiden; detta gör det mer pålitligt. Du kan bygga en neuristor av detta, och eftersom du inte behöver elektroformningen, det är mer pålitligt och vad du kan bygga en industri på. "
Nu när de har verifierat modellerna, Piper och hans team vill ta reda på vad som händer i själva enheten när den fungerar.
"Den verkliga ansträngningen på Binghamton har varit att försöka modellera, ur atomisk synvinkel, arten av dessa stater, hur de kommer från fysik och kemi, och också istället för att bara titta på de inerta materialen och sedan korrelera det med enhetens prestanda, kan vi faktiskt se hur dessa tillstånd utvecklas när vi använder enheten? "sa Piper.
Pappret, "Skalbara memdioder som uppvisar rättelse och hysteres för neuromorf beräkning, "publicerades i Vetenskapliga rapporter .
