Transistor nanofil avec mémoire intégrée pour permettre les futurs supercalculateurs

Transistor nanofil avec mémoire intégrée pour permettre les futurs supercalculateurs

Crédit : Université de Lund

Pendant de nombreuses années, un goulot d’étranglement dans le développement technologique a été de savoir comment faire fonctionner les processeurs et les mémoires plus rapidement ensemble. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Lund en Suède ont présenté une nouvelle solution intégrant une cellule mémoire avec un processeur, ce qui permet des calculs beaucoup plus rapides, car ils se produisent dans le circuit mémoire lui-même.

Dans un article de Nature Électronique, les chercheurs présentent une nouvelle configuration, dans laquelle une cellule mémoire est intégrée à un sélecteur de transistor vertical, le tout à l’échelle nanométrique. Cela apporte des améliorations en termes d’évolutivité, de vitesse et d’efficacité énergétique par rapport aux solutions de stockage de masse actuelles.

Le problème fondamental est que tout ce qui nécessite le traitement de grandes quantités de données, comme l’IA et l’apprentissage automatique, nécessite de la vitesse et plus de capacité. Pour que cela réussisse, la mémoire et le processeur doivent être aussi proches que possible l’un de l’autre. De plus, il doit être possible d’exécuter les calculs de manière économe en énergie, notamment dans la mesure où la technologie actuelle génère des températures élevées avec des charges élevées.

Le problème des calculs des processeurs beaucoup plus rapides que la vitesse de l’unité de mémoire est bien connu depuis de nombreuses années. En termes techniques, c’est ce qu’on appelle le « goulet d’étranglement de von Neumann ». Le goulot d’étranglement se produit parce que la mémoire et les unités de calcul sont séparées, et il faut du temps pour envoyer des informations dans les deux sens via ce qu’on appelle un bus de données, ce qui limite la vitesse.

« Les processeurs se sont beaucoup développés au fil des années. Côté mémoire, la capacité de stockage n’a cessé d’augmenter, mais les choses ont été assez calmes du côté des fonctions », explique Saketh Ram Mamidala, doctorant en nanoélectronique à l’Université de Lund et l’un des auteurs. de l’article.

Transistor nanofil avec mémoire intégrée pour permettre les futurs supercalculateurs

Crédit : Université de Lund

Traditionnellement, la limitation a été dans la construction de cartes de circuits imprimés avec des unités placées les unes à côté des autres sur une surface plane. Maintenant, l’idée est de construire verticalement dans une configuration 3D et d’intégrer la mémoire et le processeur, les calculs ayant lieu au sein même du circuit mémoire.

« Notre version est un nanofil avec un transistor en bas et un très petit élément mémoire situé plus haut sur le même fil. Cela en fait une fonction intégrée compacte où le transistor contrôle l’élément mémoire. L’idée a déjà existé auparavant, mais il s’est avéré difficile d’atteindre des performances. Maintenant, cependant, nous avons montré que cela peut être réalisé et que cela fonctionne étonnamment bien », déclare Lars-Erik Wernersson, professeur de nanoélectronique.

Les chercheurs travaillent avec une cellule mémoire RRAM (mémoire à accès aléatoire résistive), ce qui n’est pas nouveau en soi ; ce qui est nouveau, c’est comment ils ont réussi à réaliser une intégration fonctionnelle qui ouvre de grandes possibilités. Cela ouvre de nouveaux domaines de recherche potentiels et de nouvelles fonctions améliorées dans tous les domaines, de l’IA et de l’apprentissage automatique aux ordinateurs ordinaires, éventuellement. Les applications futures pourraient, par exemple, être diverses formes d’apprentissage automatique telles que le contrôle gestuel par radar, la modélisation climatique ou le développement de divers médicaments.

« La mémoire fonctionne même sans alimentation électrique », ajoute Saketh Ram Mamidala.

À Lund, les chercheurs réussissent depuis longtemps à construire des nanofils dans ce que l’on appelle la plate-forme technologique III-V. L’intégration du matériau à Lund est unique et les chercheurs ont grandement bénéficié du laboratoire MAX IV pour développer le matériau et comprendre ses propriétés chimiques.

« Des solutions se trouvent probablement aussi dans le silicium, qui est le matériau le plus courant mais, dans notre cas, c’est le choix du matériau qui permet la performance. Nous voulons ouvrir la voie à l’industrie avec nos recherches », conclut Lars- Erik Wernersson.


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Plus d’information:
Mamidala Saketh Ram et al, Dispositifs logiques en mémoire haute densité utilisant des nanofils verticaux d’arséniure d’indium sur silicium, Nature Électronique (2021). DOI : 10.1038 / s41928-021-00688-5

Fourni par l’Université de Lund

Citation: Transistor nanofil avec mémoire intégrée pour activer les futurs supercalculateurs (2022, 10 janvier) récupéré le 10 janvier 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-01-nanowire-transistor-memory-enable-future.html

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