Ученые IBM разработали новые молекулярные чипы, подражающие работе элементов головного мозга

Представители компании IBM объявили об успешном создании молекулярной технологии, которая может стать основой нового класса чипов логических интегральных схем и энергонезависимой памяти, которые будут потреблять существенно меньше энергии, нежели современные кремниевые устройства. Ученые компании IBM нашли метод приведения чипов в действие, используя слабые ионные токи, токи, возникающие при движении потоков заряженных молекул и ионов. Следует заметить, что именно на таком принципе строится работа некоторых элементов головного мозга.

Современные компьютеры и прочие электронные устройства используют полупроводниковые чипы, изготовленные по технологии CMOS. До последнего момента времени полупроводниковые чипы удваивали количество транзисторов и вычислительную мощность, уменьшались в размерах и стоимости каждые два года, что определялось так называемым законом Гордона Мура. Но применяемые материалы и методы производства уже начинают подходить к ряду физических и технологических ограничений, что делает невозможным соблюдение закона Гордона Мура в ближайшем будущем. Поэтому, для того, чтобы создать более производительные и энергоэффективные электронные устройства потребуются новые подходы и решения.

Исследователи компании IBM стали первыми кто заинтересовался и кому удалось реализовать технику преобразования окиси металла и переключение состояния этого материала из изолирующего до токопроводящего и наоборот за счет насыщения материала атомами кислорода или их удалением.

Как только материал превращается в проводник, он переходит в устойчивое металлическое состояние, которое сохраняется даже в том случае, если устройство обесточивается. Такое свойство энергонезависимости материала означает, что он может использоваться для очень длительного хранения и транспортировки данных. При этом, благодаря постоянству свойств материала, энергонезависимая память на его основе не будет требовать постоянной подзарядки ячеек, что периодически надо делать с энергонезависимой памятью на основе кремния.

Для того, чтобы реализовать данную технологию исследователи IBM применили жидкий электролит с положительно заряженными ионами, который, вступив в контакт с изоляционным слоем оксида металла преобразовал его в металлический проводящий слой. Материал оставался с металлическом проводящем состоянии до тех пор, пока не был произведен контакт с электролитом с отрицательно заряженными ионами, что вызвало окисление металлического материала и возвращение ему изолирующих электрических свойств.

Материалы, переключаемые из проводящего в изолирующее состояние, являлись предметом поиска ученых в течение многих лет. Но все найденные ранее такие материалы переключали свое состояние под воздействием высокого электрического напряжения или перепада температуры, что труднореализуемо в обоих случаях с технологической точки зрения в масштабе кристалла миниатюрного чипа. Технологию удаления и инъекции атомов кислорода, разработанную учеными компании IBM, так же в масштабах чипа будет реализовать не так просто, ведь в ней используются ионные потоки в жидких электролитах. Но этот метод является первым методом, работающим при нормальных условиях окружающей среды.

https://www.dailytechinfo.org/electronics/4660-uchenye-ibm-razrabotali-novye-molekulyarnye-chipy-podrazhayuschie-rabote-elementov-golovnogo-mozga.html