211service.com
Nieuwe geheugenchips slaan gegevens niet op met elektriciteit, maar met licht
Computerbedrijven die op zoek zijn naar meer snelheid, zijn licht gaan gebruiken om gegevens in computers te transporteren in plaats van elektriciteit. Nu hebben onderzoekers onthulde een veelbelovend plan voor het gebruik van licht om ook informatie op een chip op te slaan, zelfs als de stroom is uitgeschakeld.
In dit elektronenmicroscoopbeeld zit een klein stukje van een faseovergangsmateriaal genaamd GST (geel) op een golfgeleider, die dient als een geheugencel die kan worden geschreven en gelezen door lichtpulsen door de gids te sturen.
Het gebruik van licht in plaats van elektriciteit om informatie tussen het geheugen van een computer en de processor te verplaatsen, kan leiden tot veel snellere en energiezuinigere computers (zie Intel's laserchips kunnen datacenters beter laten werken). Maar op dit moment is het noodzakelijk om de optische signalen om te zetten in elektrische en de gegevens elektronisch op te slaan, wat relatief langzaam is in vergelijking met de snelheid van de huidige processors. Het nieuwe volledig fotonische geheugen, dat gebruikmaakt van dezelfde materialen die worden gebruikt in herschrijfbare cd's en dvd's, is een stap in de richting van systemen die efficiëntere gegevensoverdracht en -opslag realiseren, aldus de uitvinders van de technologie.
Fotonisch geheugen is al eerder op een chip gedemonstreerd, maar het was van korte duur en had een constante toevoer van licht nodig om te werken. Dit is het eerste optische geheugen op de chip dat niet-vluchtig is, wat betekent dat het geen constante toevoer van energie vereist en dus langdurige opslag kan bieden zoals een harde schijf dat kan. De basis van de technologie is een zogenaamd faseovergangsmateriaal. Lichtpulsen kunnen worden gebruikt om het materiaal te schakelen tussen twee verschillende toestanden: een waarin de atomen geordend zijn, of kristallijn, en een waarin ze ongeordend of amorf zijn. De onderzoekers maakten van dit fenomeen gebruik om informatie te schrijven en te lezen.
Een bepaald kenmerk van dit materiaal maakt het bijzonder nuttig voor geheugenopslag. De onderzoekers toonden aan dat ze licht konden gebruiken om het materiaal in gemengde toestanden te brengen, bijvoorbeeld 10 procent kristallijn en 90 procent amorf, of 20 procent kristallijn en 80 procent amorf, enzovoort. Als er meer dan slechts twee statussen beschikbaar zijn voor geheugenopslag, kun je veel meer informatie in dezelfde ruimte proppen, zegt Harish Bhaskaran , een professor in materiaalkunde en een expert op het gebied van nano-engineering aan de Universiteit van Oxford, in het VK Bhaskaran, samen met Wolfram Pernice , van de Universiteit van Münster, in Duitsland, leidde het onderzoek.
Op korte termijn zou een dergelijke geheugentechnologie kunnen worden gebruikt om de prestaties van datacenters te verbeteren en zo het soort toepassingen dat mogelijk is dankzij cloudcomputing uit te breiden. Verschillende grote computerbedrijven ontwikkelen systemen voor het verplaatsen van licht rond een chip met behulp van golfgeleiders, of van de ene chip naar de andere met behulp van optische kabels zoals die gebruikelijk zijn in de telecommunicatie-industrie. Bhaskaran en zijn collega's zeggen dat het nieuwe geheugenschema compatibel is met conventionele optische vezels, evenals met golfgeleiders.
De technologie is nog verre van commercialisering. De onderzoekers toonden slechts het vermogen aan om enkele bits te lezen en te schrijven. Er zal meer onderzoek en ontwikkeling nodig zijn om te begrijpen hoe het precies kan of moet worden toegepast.
Een van de wegen die Bhaskaran en Pernice willen verkennen, is het ontwerp van onconventionele computerarchitecturen, misschien inclusief die bedoeld zijn om de manier waarop hersenen informatie verwerken na te bootsen, die de fundamentele snelheids- en efficiëntielimieten van traditionele elektronische computers zou kunnen overwinnen (zie Thinking in Silicon). Bhaskaran zegt dat dezelfde techniek die ze gebruikten om meerdere toestanden van het faseovergangsmateriaal voor geheugenopslag te exploiteren, kan worden gebruikt om elementaire rekenkundige bewerkingen uit te voeren, zoals tellen. Als u sequentieel kunt tellen, kunt u berekeningen uitvoeren.