Forskere udvikler faseændringshukommelsesenheder til mere kraftfuld computing

Et samarbejde mellem laboratoriet af Judy Cha, Carol og Douglas Melamed adjunkt i maskinteknik og materialevidenskab, og IBM's Watson Research Center kunne hjælpe med at gøre en potentielt revolutionerende teknologi mere levedygtig til fremstilling.

Phase-change memory (PCM) -enheder er i de senere år dukket op som et spilskiftende alternativ til computerens tilfældige adgangshukommelse. Ved hjælp af varme til at transformere materialetilstandene fra amorft til krystallinsk, PCM -chips er hurtige, bruge meget mindre strøm og har potentiale til at skalere ned til mindre chips - hvilket tillader banen for mindre, mere kraftfuld computing til at fortsætte. Imidlertid, fremstilling af PCM -enheder i stor skala med ensartet kvalitet og lang udholdenhed har været en udfordring.

"Alle prøver at finde ud af det, og vi vil forstå faseforandringsadfærden præcist, "sagde Yujun Xie, en ph.d. -kandidat i Cha's laboratorium og hovedforfatter af undersøgelsen. "Det er en af ​​de største udfordringer for faseændringshukommelse."

Yale-IBMs forskerholds arbejde kan hjælpe med at fjerne denne hindring. Brug af in situ transmissionselektronmikroskopi (TEM) på Yale Institute for Nanoscience and Quantum Engineering (YINQE), de observerede enhedens faseændring, og hvordan den "helbreder" hulrum - det vil sige tomme rum efterladt af udtømning af materialer forårsaget af kemisk adskillelse. Disse former for nanoskala tomrum har forårsaget problemer for tidligere PCM -enheder. Deres resultater om selvheling af hulrum er offentliggjort i Avancerede materialer .

Standard PCM -enheden har en såkaldt svampestruktur, mens Yale-IBM-teamet brugte en begrænset PCM-struktur med en metallisk foring for at gøre den mere robust. "Den metalliske foring beskytter materialet og reducerer PCM's modstandsdrift, forbedre hele ydelsen, "Sagde Xie.

Ved at observere faseændringsprocessen gennem TEM, forskerne så, hvordan PCM-enhedens selvhelbredende egenskaber stammer fra en kombination af enhedens struktur og den metalliske foring, som gør det muligt at kontrollere materialets faseændring.

Wanki Kim, en IBM -forsker, der arbejdede på projektet, sagde, at det næste trin muligvis er at udvikle en bipolar operation til at skifte spændingsretning, som kan kontrollere den kemiske adskillelse. I normal driftstilstand, spændingsretningens retning er altid den samme. Dette næste trin kan forlænge enhedens levetid endnu mere.