211service.com
I memristori rendono i chip più economici
Interi settori e campi di ricerca sono dedicati a garantire che, ogni anno, i computer continuino a diventare più veloci. Ma questa tendenza potrebbe iniziare a rallentare poiché i componenti utilizzati nei circuiti elettronici si riducono alle dimensioni di pochi atomi. I ricercatori degli HP Labs di Palo Alto, in California, scommettono che un nuovo componente elettronico fondamentale, il memristor, farà aumentare la potenza del computer a questo ritmo negli anni a venire.
Aggiornamento hardware: I ricercatori hanno rimosso i transistor dallo strato inferiore di questo chip a base di silicio (mostrato in giallo e blu) e li hanno sostituiti con meno memristori nello strato superiore (mostrato in rosso). I memristori possono fare il lavoro dei transistor ma richiedono meno energia e spazio. Secondo HP, potrebbero rivoluzionare i circuiti integrati e la tecnologia di memoria.
I memristori furono predetti per la prima volta nel 1971 dal professore di Berkeley Leon Chua . Sono dispositivi su scala nanometrica con proprietà uniche: una resistenza variabile e la capacità di ricordare la resistenza anche quando l'alimentazione è spenta.
Dopo aver riscoperto il lavoro di Chua, i ricercatori di HP Labs hanno costruito il primo memristor funzionante nel maggio di quest'anno. E la scorsa settimana, al primo in assoluto Simposio sui sistemi Memristor e Memristor , a Berkeley, in California, lo stesso team ha mostrato come i memristori possono essere integrati in circuiti funzionanti. I loro circuiti richiedono meno transistor, consentendo a più componenti (e più potenza di calcolo) di essere imballati nello stesso spazio fisico, utilizzando anche meno energia per funzionare.
Stiamo cercando di dare una spinta alla legge di Moore, afferma il ricercatore capo Stan Williams , un ricercatore senior presso HP, riferendosi a una previsione fatta dal fondatore di Intel Gordon Moore secondo cui il numero di transistor su un circuito di computer (e quindi le prestazioni del computer) dovrebbe raddoppiare all'incirca ogni due anni.
L'aumento delle prestazioni di solito ha significato ridurre i componenti in modo che se ne possano impacchettare di più su un circuito. Ma invece, il team di Williams rimuove alcuni transistor e li sostituisce con un numero inferiore di memristori. Non stiamo cercando di affollare più transistor su un chip o in un circuito particolare, dice Williams. I chip ibridi memristor-transistor hanno davvero la promessa di offrire molte più prestazioni.
Un memristore si comporta in modo molto simile a un resistore ma con una grande differenza: può cambiare resistenza a seconda della quantità e della direzione della tensione applicata e può ricordare la sua resistenza anche quando la tensione è disattivata. Queste proprietà insolite li rendono interessanti sia dal punto di vista scientifico che ingegneristico. Un singolo memristore può svolgere le stesse funzioni logiche di più transistor, il che li rende un modo promettente per aumentare la potenza del computer. I memristor potrebbero anche rivelarsi un'alternativa più veloce, più piccola ed efficiente dal punto di vista energetico allo storage flash.
Sebbene la ricerca sui memristor sia ancora agli inizi, HP Labs sta lavorando a una manciata di progetti pratici sui memristor. E ora il team di Williams ha dimostrato un chip ibrido memristor-transistor funzionante.
Poiché i memristori sono realizzati con gli stessi materiali utilizzati nei normali circuiti integrati, afferma Williams, risulta essere molto facile integrarli con i transistor. Il suo team, che include il ricercatore HP Qiangfei Xia, ha costruito un FPGA (field-programmable gate array) utilizzando un nuovo design che include memristori realizzati con biossido di titanio semiconduttore e molti meno transistor del normale.
Gli ingegneri usano comunemente gli FPGA per testare i progetti di chip prototipo perché possono essere riconfigurati per eseguire un'ampia varietà di attività diverse. Per essere così flessibili, tuttavia, gli FPGA sono grandi e costosi. E una volta terminato il progetto, gli ingegneri generalmente abbandonano gli FPGA per circuiti integrati più snelli e specifici per l'applicazione.
Quando decidi quale operazione logica vuoi fare, in realtà capovolgi un gruppo di interruttori e bit di configurazione nel circuito, dice Williams. Nel nuovo chip, queste attività vengono eseguite dai memristori. Quello che stiamo guardando è essenzialmente estrarre tutti i bit di configurazione e tutti gli interruttori a transistor, dice.
Secondo Williams, l'utilizzo di memristor negli FPGA potrebbe aiutare a ridurre significativamente i costi. Se le nostre idee funzionano, questo tipo di FPGA cambierà completamente l'equilibrio, dice.
In definitiva, i prossimi anni potrebbero essere molto importanti per la ricerca sui memristor. In questo momento, il più grande impedimento per ottenere i memristori sul mercato è avere [così poche] persone che possono effettivamente progettare circuiti [usando i memristori], dice Williams. Tuttavia, prevede che i memristor arriveranno nei circuiti commerciali entro i prossimi tre anni.