Nauji „fazės keitimo“ įrenginiai gali 1000 kartų paspartinti kompiuterius  (3)

Naujas tyrimas rodo, kad vadinamosios „fazę keičiančios medžiagos“ gali būti panaudotos vietoje silicio prietaisų dabartiniuose kompiuteriuose ir sukurti spartesnius, mažesnius ir žalesnius aparatus

Turėdama tai galvoje, tarptautinė mokslininkų komanda iš Kembridžo universiteto JK, Singapūro A*STAR Data-Storage instituto ir Singapūro Technologijų ir dizaino universiteto sukūrė PCM pagrindo kompiuterių procesorius, galinčius apdoroti informaciją 500 – 1000 kartų sparčiau už dabartinius vidutinius nešiojamuosius kompiuterius. Ir jie tai atlieka, naudodami mažiau energijos, nei silicio įrenginiai.

Dabartiniai kompiuteriai, išmanieji telefonai ir planšetės jų veikimui reikalingų skaičiavimų atlikimui naudoja silicinius „loginus įrenginius“. Atlikti skaičiavimai saugomi siliciniuose atminties įrenginiuose. Iki šiol, norėdami pagaminti spartesnius kompiuterius, inžinieriai didindavo prietaise esančių loginių įrenginių skaičių, o tai reiškia, kad kiekvienas loginis įrenginys darydavosi vis mažesnis ir mažesnis. Bet dabar atsidūrėme taške, kai silicio pagrindo loginiai įrenginiai nebegali būti dar labiau sumažinti.

„Augant spartesnių kompiuterių poreikiui, sparčiai artėjame prie silicio galimybių ribos,” spaudos pranešimesakė komandos narys Stephenas Elliottas iš Kembridžo universiteto Chemijos fakulteto.

Dabar mažiausi siliciniai logikos ir atminties įrenginiai yra maždaug 20 nanometrų dydžio – tai yra, apie 4000 kartų plonesni už žmogaus plauką – ir konstruojami sluoksniais. „Kadangi įrenginiai, siekiant jų kuo daugiau sutalpinti luste, daromi vis mažesni, galiausiai, tarpai tarp sluoksnių pasidarys tokie ploni, kad tam tikruose pastoviosios atminties (flash) įrenginių vietose saugomi elektronai sugebės tuneliuoti iš įrenginio, ir taip duomenys gali būti prarasti,” praneša komanda. „PCM įrenginiai šią mažinimo ribą gali įveikti, kadangi jie funkcionuoja iki maždaug 2 nm dydžio.“

Jeigu loginių atminties įrenginių neina sumažinti, kitas kompiuterio spartinimo būdas yra galimų atlikti ir išsaugoti skaičiavimų skaičiaus didinimas. Bet silicio įrenginiai lygiai kaip negali būti mažesni, taip pat negali skaičiuoti sparčiu, nei tai atlieka dabar. Tad Kembridžo ir Singapūro komanda parodė, kad kitaip, nei silicio atveju, su PCM įrenginiais tai atlikti įmanoma. O kadangi jie nestumdo informacijos taip neefektyviai, kaip silicio įrenginiai, PCM įrenginių veikimui reikės mažiau laiko ir energijos.

„Idealiu atveju norėtume, kad informacija ten pat [PCM įrenginyje] būtų kuriama ir saugoma,” sakė darbo vadovas Desmondsd Loke'sd iš Singapūro Technologijų ir dizaino universiteto, spaudos pranešime. „Silicis yra laikinas: informacija sukuriama, pereina jį ir turi būti saugoma kur nors kitur. Bet naudojant PCM loginius įrenginiu, informacija lieka ten, kur sukurta.”

Dabar komandai reikės išsiaiškinti kaip integruoti savo naujus įrenginius į kompiuterį, bet kai tai atliks, galime tikėtis spartesnių, mažiau vietos užimančių ir mažiau energijos naudojančių kompiuterių už naudojamus dabar.

Tyrimo rezultatai publikuoti žurnale Proceedings of the National Academy of Sciences.