Группа молодых ученых Политехнического университета Армении работает над новыми элементами компьютерной памяти — мемристорами. В мире над этой технологией работают уже больше двадцати лет.
Двоичный код здесь записывается по сопротивлению тока мемристора. Два его разных состояния сопротивления — это знакомые всем ноль и единица двоичного кода, поясняет руководитель группы, кандидат технических наук Арутюн Даштоян.
Быстрая и энергонезависимая
В перспективе, по быстродействию такой принцип памяти может обогнать нынешние кремниевые ячейки на транзисторах и конденсаторах. В том числе их современные версии — устройства флеш-памяти и динамические запоминающие устройства (DRAM).
Флеш-память работает медленнее (относительно, конечно). DRAM-ы — быстрее, но их ячейки памяти нуждаются в постоянной энергии (пусть и крайне небольшой). Мемристоры в перспективе могут стать и быстрыми, и практически энергонезависимыми (теоретические пределы есть и тут, но в обычной жизни столкнуться с ними вряд ли придется).
Память "с человеческим лицом"
Мемристорные устройства памяти смогут не только "зубрить", но и "думать". Принцип "логики в памяти" (logic in memory) позволяет обрабатывать информацию внутри ячеек памяти, не перенося данные в оперативную память и обратно. Например, если нужно сложить числа, память сделает это сама и запомнит готовую сумму.
Иначе говоря, на мемристорах ученые уже пытаются симулировать работу нейронов и синапсов, передающих импульсы в наш мозг. Они тоже не сваливают на мозг всю "черную" работу, а частично обрабатывают внешние сигналы сами. Принцип у мемристоров, конечно, другой, но эффект похожий.
В мире на мемристорах уже пытались изготовить серийные диски памяти (в частности, HewlettPackard). Но технология еще относительно дорога, а главное — не отлажена до конца. Это и неудивительно, ведь изобретения попадают в наш обиход не сразу. Первые мемристоры создали в 90-е. А в теории их свойства исследуют уже с 70-х. "Но долго ждать уже не понадобится. Большая часть пути, похоже, пройдена. А сейчас к этой работе подключаются все новые научные центры по всему миру", — замечает Даштоян.
Даешь армянские флешки!
Нет-нет, не так скоро. Ведь и крупные корпорации их пока не выпускают. Но Арутюн с товарищами не отстает от мирового тренда. Пробные ячейки памяти на мемристорах уже готовятся.
В работе молодым ученым Политеха помог опыт старших коллег, которые работают с ферроэлектриками (они же — сегнетоэлектрики) уже много лет.
Что в них интересного? А то, что изменять у них можно не только сопротивление, но и поляризацию. Таким образом, двоичную запись("1" и "0") можно кодировать на разных состояниях: и на сопротивлении, и на поляризации, и на их комбинаторных соединениях.
Эти свойства уже много лет изучает доктор технических наук Ваге Буниатян и его ученики (Арутюн Даштоян — один из них). Из ферроэлектриков получают нанопленки, а на их основе проектируют датчики (химические и медицинские) и элементы памяти.
За "фотками на флешке" — сложная физика
Дальше молодой ученый и его коллеги собираются изучать теоретические процессы, которые происходят при записи информации в этой тонкой пленке.
Одно из таких явлений — кислородная вакансия (незанятые атомы кислорода, там, где по формуле они должны быть). Другое — усталость вещества.
Третье — эффекты поляризации, о которых мы уже говорили. И это далеко не полный список физических явлений, сопровождающих такую, казалось бы, простую пару единицы и нуля.
В своей работе ученые Политеха сотрудничают с коллегами из Института физических исследований и Института радиофизики и электроники, а также с коллегами из университета Аахена (Германия).
Арам Гарегинян, Sputnik Армения