Ingenjörer över hela världen har utvecklat alternativa sätt att tillhandahålla större minneslagringskapacitet på ännu mindre datorchips. Tidigare forskning om tvådimensionella atomark för minneslagring har misslyckats med att avslöja deras potential - förrän nu.

Ett team av elektriska ingenjörer vid University of Texas i Austin, i samarbete med Peking University forskare, har utvecklat den tunnaste minneslagringsenheten med tät minneskapacitet, banar väg för snabbare, mindre och smartare datorchips för allt från hemelektronik till big data till hjärninspirerad datoranvändning.

"Under en lång tid, konsensus var att det inte var möjligt att göra minnesenheter av material som bara var ett atomlager tjockt, " sa Deji Akinwande, docent vid Cockrell School of Engineerings institution för elektro- och datateknik. "Med våra nya" atomristorer, "Vi har visat att det verkligen är möjligt."

Tillverkad av 2D nanomaterial, "atomristorerna" - en term som Akinwande myntade - förbättras på memristorerna, en framväxande minneslagringsteknik med lägre minnesskalbarhet. Han och hans team publicerade sina resultat i januari -numret av Nanobokstäver .

"Atomristorer kommer att möjliggöra framsteg av Moores lag på systemnivå genom att möjliggöra 3D-integrering av nanoskala minne med nanoskala transistorer på samma chip för avancerade datorsystem, " sa Akinwande.

Minneslagring och transistorer har, hittills, alltid varit separata komponenter på ett mikrochip, men atomristorer kombinerar båda funktionerna på en enda, effektivare datorsystem. Genom att använda metalliska atomark (grafen) som elektroder och halvledande atomark (molybdensulfid) som det aktiva skiktet, hela minnescellen är en smörgås ca 1,5 nanometer tjock, vilket gör det möjligt att tätt packa atomristorer lager för lager i ett plan. Detta är en betydande fördel jämfört med konventionellt flashminne, som tar mycket större utrymme. Dessutom, tunnheten möjliggör snabbare och effektivare elektrisk ström.

Med tanke på deras storlek, kapacitet och integrationsflexibilitet, Atomristorer kan packas ihop för att göra avancerade 3D-chips som är avgörande för en framgångsrik utveckling av hjärninspirerad datoranvändning. En av de största utmaningarna inom detta växande teknikområde är hur man skapar en minnesarkitektur med 3D-kopplingar som liknar de som finns i den mänskliga hjärnan.

"Den stora tätheten av minneslagring som kan göras möjlig genom att lägga dessa syntetiska atomark på varandra, i kombination med integrerad transistordesign, betyder att vi potentiellt kan göra datorer som lär sig och minns på samma sätt som våra hjärnor gör, " sa Akinwande.

Forskargruppen upptäckte också en annan unik applikation för tekniken. I befintliga allestädes närvarande enheter som smartphones och surfplattor, radiofrekvensomkopplare används för att koppla in inkommande signaler från antennen till ett av de många trådlösa kommunikationsbanden för att olika delar av en enhet ska kunna kommunicera och samarbeta med varandra. Denna aktivitet kan avsevärt påverka en smartphones batteritid.

Atomristorerna är de minsta radiofrekvensminnesomkopplare som kan demonstreras utan DC -batteriförbrukning, vilket i slutändan kan leda till längre batteritid.

"Övergripande, vi känner att denna upptäckt har ett verkligt kommersialiseringsvärde eftersom det inte kommer att störa befintlig teknik, " sa Akinwande. "Snarare, den har designats för att komplettera och integreras med de kiselchips som redan används i moderna tekniska enheter."