Naukowcy opracowują skalowalne podejście do integracji ultraszybkiej pamięci flash 2D

Powszechne stosowanie narzędzi sztucznej inteligencji przeznaczonych do przetwarzania dużych ilości danych zwiększyło zapotrzebowanie na wydajniejsze urządzenia pamięci. Rozwiązania do przechowywania danych, które mogą pomóc sprostać wymaganiom obliczeniowym sztucznej inteligencji, obejmują tak zwane pamięci o dużej przepustowości, czyli technologie, które mogą zwiększyć przepustowość pamięci procesorów komputerowych, przyspieszając przesyłanie danych i zmniejszając zużycie energii.

Obecnie najpopularniejszym rozwiązaniem pamięciowym zdolnym do przechowywania informacji, gdy urządzenie jest wyłączone, jest pamięć flash (tj. pamięć nieulotna). Chociaż powszechnie stosowana, większość istniejących pamięci flash ma ograniczoną prędkość i nie obsługuje najlepiej operacji AI.

W ostatnich latach niektórzy inżynierowie próbowali opracować ultraszybką pamięć flash, która może przesyłać dane szybciej i wydajniej. Materiały 2D wykazały obiecujący potencjał w produkcji urządzeń pamięci o lepszej wydajności.

Chociaż wykazano, że niektóre długokanałowe urządzenia pamięci flash złożone z eksfoliowanych materiałów 2D charakteryzują się bardzo dużą szybkością przetwarzania, skalowalna integracja tych urządzeń okazała się jak dotąd głównym wyzwaniem. Jak dotąd ograniczało to jego powszechny marketing i rozpowszechnianie.

Naukowcy z Uniwersytetu Fudan opracowali niedawno nowe podejście do skalowalnej integracji ultraszybkich urządzeń pamięci flash 2D. Podejście to, opisane w papier W Elektronika naturyTechnologia ta została skutecznie wykorzystana do integracji 1024 urządzeń pamięci flash z przepustowością ponad 98%.

„Możliwe jest wykorzystanie materiałów 2D do stworzenia ultraszybkiej pamięci flash” – piszą w swoim artykule Yongbo Jiang, Chunxin Liu i ich współpracownicy. „Jednak ze względu na problemy związane z inżynierią interfejsu ultraszybka wydajność nieulotna jest obecnie ograniczona złuszczone materiały 2D i brakuje ofert wydajnościowych.” Wykorzystując urządzenia o krótkim kanale, zapewniamy skalowalny, ultraszybki proces integracji pamięci flash 2D, który można wykorzystać do integracji 1024 urządzeń flash z przepustowością ponad 98%.

Aby wyprodukować ultraszybką macierz pamięci flash, badacze zastosowali szereg technik przetwarzania, w tym litografię, odparowanie wiązką elektronów, osadzanie termiczne warstwy atomowej, technologię transferu wspomaganego polistyrenem oraz proces wyżarzania. W ramach niedawnych badań zastosowali proponowane podejście do wytwarzania pamięci przy użyciu dwóch różnych konfiguracji stosów pamięci, z których obie osiągnęły wysoką przepustowość.

„Demonstrujemy to podejście, wykorzystując dwie różne konfiguracje bariery tunelowania stosu pamięci (HfO₂/Pt/HfO₂ I₂A₃/bit/al₂A₃) i wykorzystano monowarstwę dwusiarczku molibdenu wyhodowaną poprzez przeniesione chemiczne osadzanie z fazy gazowej” – napisali naukowcy.

„Pokazujemy również, że długość kanału ultraszybkiej pamięci flash można zmniejszyć do mniej niż 10 nanometrów, czyli poniżej fizycznego limitu krzemowej pamięci flash. Nasze urządzenia o rozdzielczości poniżej 10 nanometrów zapewniają nieulotne przechowywanie informacji (do 4 bity) i solidna wytrzymałość (więcej niż 10 bitów))⁵„).

Wstępne testy przeprowadzone przez Jianga, Liu i ich współpracowników wykazały, że ich podejście do skalowalnej integracji ultraszybkich pamięci flash i wysokiej wydajności jest obiecujące. Naukowcom udało się zmniejszyć długość kanału pamięci flash do mniej niż 10 nanometrów i odkryli, że te urządzenia o długości poniżej 10 nanometrów nadal wykazują zawrotne prędkości, przechowując do 4 bitów i pozostając nieulotne.

W dalszych badaniach można wykorzystać zaproponowany przez zespół proces integracji do tworzenia stosów pamięci flash w oparciu o inne materiały 2D i o różnych konfiguracjach stosów pamięci. Wysiłki te mogą w przyszłości przyczynić się do powszechnego stosowania ultraszybkich urządzeń pamięci flash.

© 2024 Web of Science