خبر

  • تک بورد - پردازنده های انعطاف پذیر ما اکنون می توانند از RAM خم شونده استفاده کنند

    پردازنده های انعطاف پذیر ما اکنون می توانند از RAM خم شونده استفاده کنند
    6 روز و 13 ساعت قبل

    مواد انعطاف پذیر ، گرما را در دستگاه ها به دام می اندازند و باعث می شود تا چرخش بیت ها کارآمدتر شود. موارد استفاده برای مواردی از این قبیل ، دستگاه های بسیار کم مصرف هستند که می توانند در لباس جاسازی شده یا بر روی سطح اجسام نامنظم بکوبند و به آنها اجازه می دهد مقدار کمی محاسبه خودکار داشته باشند. اما برای برآوردن نیازهای کم مصرف ، یک پردازنده مینیمالیستی کافی نیست - همه قطعات نیز باید از برق استفا

    اما گروهی از استنفورد اکنون این موضوع را پوشش داده اند. محققان نوعی حافظه تغییر فاز انعطاف پذیر ساخته اند که از نظر سرعت به RAM معمولی نزدیکتر از حافظه فلش است اما برای حفظ وضعیت خود به هیچ نیرویی نیاز ندارد. و در حالی که کار آنها در ابتدا بر دستیابی به چیزی انعطاف پذیر برای کار متمرکز بود ، اصولی که در طول کار خود کشف کردند باید به طور کلی برای تغییر فاز حافظه اعمال شود.

    تغییر فاز

    مردم قبلاً اشکال انعطاف پذیر حافظه از جمله فلش و RAM فروالکتریک ساخته اند و RAM مقاومتی را می توان از موادی که قابلیت خم شدن نیز دارند ، تهیه کرد. اما حافظه تغییر فاز مزایای بی شماری دارد. بسته به سرعت سرد شدن پس از گرم شدن ، با اتصال دو الکترود از طریق ماده ای که می تواند حالت بلوری و بی شکل را ایجاد کند ، کار می کند. این دو حالت از نظر نحوه عملکرد خوب الکتریسیته متفاوت هستند و به آنها اجازه می دهد از یکدیگر متمایز شوند. با ایجاد جریان زیاد ، می توانید مواد را گرم کنید. خاموش کردن ناگهانی جریان باعث می شود تا در حالت بی شکل خنک شود ، در حالی که کاهش جریان به آرامی اجازه می دهد تا حالت بلوری شکل گیرد. پس از اتمام کار ، می توان با عبور جریان بسیار کوچکتر و خواندن مقاومت ، وضعیت را خواند. حتی می توان با تنظیم گرمایش برای ایجاد چندین سطح مقاومت گسسته ، بیش از یک بیت در هر دستگاه ذخیره کرد. از نظر بحرانی ، برای حفظ بیت (های) ذخیره شده در یکی از این دستگاهها ، هیچ جریانی لازم نیست ، زیرا تفاوت بلورین/آمورف پایدار است.

    مشکل این است که بازنشانی دستگاه برای ذوب بخشی از آن به جریان کافی نیاز دارد. مواد بنابراین ، در حالی که میانگین مصرف برق کم است ، اما در نقاط بحرانی بسیار بالا است. این یک چالش برای دستگاه هایی است که ممکن است با یک بار شارژ که از منابع محیطی برداشت می شود ، تغذیه شوند. بنابراین ، ایجاد حافظه تغییر فاز از مواد انعطاف پذیر کافی نیست. شما همچنین باید عملکرد آن را با موارد استفاده معمولی برای دستگاه های انعطاف پذیر مطابقت دهید.

    به راحتی ، بخشی از فرایند انعطاف پذیری آن نیز راهکاری برای بهبود عملکرد آن ارائه می دهد.

    ساخت این flex

    بسیاری از وسایل الکترونیکی قابل انعطاف بر روی بسترهای پلیمری ساخته می شوند تا مواد سفت و سخت مانند سیلیکون. علاوه بر انعطاف پذیری ، اکثر پلیمرها عایق هستند - الکتریسیته یا گرما را به خوبی هدایت نمی کنند. و این امر برای افزایش کارایی حافظه تغییر فاز بسیار مهم است.

    نکته اصلی دستگاه جدید این است که سخت افزار تغییر فاز با موادی احاطه شده است که گرما را به خوبی هدایت نمی کنند. این امر به شما کمک می کند تا گرمای مورد نیاز برای ذوب بخشی از دستگاه در محل مورد نیاز را به دام بیندازید ، این بدان معناست که در وهله اول نیازی به تولید گرمای زیاد ندارید. و این به نوبه خود به این معنی است که برای تنظیم مجدد دستگاه باید نیروی کمتری صرف کنید.

    تبلیغات

    این دستگاه با ایجاد سوراخ در اکسید آلومینیوم ساخته شده است. سپس سوراخ با لایه های متناوب تلورید قلع و تلورید قلع/گالیم پر شد که به عنوان ماده تغییر فاز عمل می کردند. الکترودها با عبور از اکسید آلومینیوم دو سر دستگاه را به هم متصل کردند و روی یک ماده پلیمری انعطاف پذیر ساخته شد.

    مدل سازی نشان داد که ترکیب اکسید آلومینیوم و پلیمر گرما را در خود نگه می دارد. سوراخی که مواد تغییر فاز در آن قرار داشت. این امر با نشان دادن اینکه با افزایش میزان اکسید آلومینیوم در اطراف دستگاه ، نیاز به تنظیم مجدد دستگاه کاهش یافته است. در بهترین حالت ، قدرت مورد نیاز دستگاه بیش از 100 برابر کمتر از دستگاه های فعلی ساخته شده بر روی بستر سیلیکون بود.

    اگر دستگاه به خوبی کار نکند ، همه اینها بی فایده است. اما محققان نشان دادند که می توان آن را به دور یک میله فلزی با عرض هشت میلی متر پیچید و همچنان به طور عادی کار می کند. عملکرد پس از 200 چرخه خم و راست شدن یکسان بود و ثبات ذخیره سازی آن تا بیش از 1000 خوانش خوب بود. در نهایت ، ذخیره سازی چند بیتی با استفاده از سطوح مختلف مقاومت نشان داده شد. بنابراین ، در مجموع ، به نظر می رسد که در مورد آنچه می خواهید از حافظه تغییر فاز انجام دهید ، کار می کنید.

    اما محققان توجه می کنند که اصل اساسی در اینجا-کاهش مصرف انرژی با عایق حرارتی مواد که داده ها را ذخیره می کند-همچنین می تواند در حافظه های معمولی تغییر فاز سفت و سخت مورد استفاده قرار گیرد. و این می تواند کاربردهای مفیدی فراتر از حافظه داشته باشد ، زیرا تیم های دیگر نشان داده اند که به جای تکیه بر دورهای مکرر محاسبات ، می توان یک شبکه عصبی را در حافظه تغییر فاز آموزش داد. این فرآیند در حال حاضر از نظر مصرف انرژی بیشتر از رایانه های سنتی برای انجام همان کار است ، بنابراین افزایش بازده انرژی مواد تغییر فاز می تواند آن را به گزینه ای بهتر تبدیل کند.

    علم ، 2021. DOI: 10.1126/علم .abj1261 (درباره DOI ها).





خبرهای دیگر از علوم پایه