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I nuovi chip di memoria memorizzano i dati non con l'elettricità, ma con la luce
Le aziende informatiche alla ricerca di una maggiore velocità hanno iniziato a utilizzare la luce per trasportare i dati all'interno dei computer invece dell'elettricità. Ora i ricercatori hanno ha svelato uno schema promettente per utilizzare la luce anche per memorizzare informazioni su un chip, anche quando l'alimentazione è spenta.
In questa immagine al microscopio elettronico, una piccola macchia di un materiale a cambiamento di fase chiamato GST (giallo) si trova su una guida d'onda, fungendo da cella di memoria che può essere scritta e letta inviando impulsi luminosi attraverso la guida.
L'uso della luce invece dell'elettricità per spostare le informazioni tra la memoria di un computer e il suo processore potrebbe portare a computer molto più veloci ed efficienti dal punto di vista energetico (vedi I chip laser di Intel potrebbero far funzionare meglio i data center). Ma in questo momento è necessario convertire i segnali ottici in segnali elettrici e archiviare i dati elettronicamente, il che è relativamente lento rispetto alla velocità dei processori odierni. Secondo gli inventori della tecnologia, la nuova memoria completamente fotonica, che sfrutta gli stessi materiali utilizzati nei CD e DVD riscrivibili, è un passo avanti verso sistemi che ottengono un trasferimento e una memorizzazione dei dati più efficienti.
La memoria fotonica è stata dimostrata in precedenza su un chip, ma era di breve durata e richiedeva una fornitura costante di luce per funzionare. Questa è la prima memoria ottica su chip che non è volatile, il che significa che non richiede una fornitura costante di energia e quindi può fornire archiviazione a lungo termine come può fare un disco rigido. La base della tecnologia è un cosiddetto materiale a cambiamento di fase. Gli impulsi di luce possono essere utilizzati per commutare il materiale tra due stati distinti: uno in cui gli atomi sono ordinati o cristallini e uno in cui sono disordinati o amorfi. I ricercatori hanno sfruttato questo fenomeno per scrivere e leggere informazioni.
Un particolare attributo di questo materiale lo rende particolarmente utile per l'archiviazione di memoria. I ricercatori hanno dimostrato che potrebbero usare la luce per mettere il materiale in stati misti, diciamo, 10 percento cristallino e 90 percento amorfo, o 20 percento cristallino e 80 percento amorfo e così via. Avere più di due soli stati disponibili per l'archiviazione della memoria significa che puoi stipare molte più informazioni nello stesso spazio, afferma Harish Bhaskaran , professore di scienze dei materiali ed esperto di nanoingegneria presso l'Università di Oxford, nel Regno Unito Bhaskaran, insieme a Wolfram Pernice , dell'Università di Münster, in Germania, ha condotto la ricerca.
Nel breve termine, una tecnologia di memoria come questa potrebbe essere utilizzata per aumentare le prestazioni dei data center e quindi espandere i tipi di applicazioni possibili grazie al cloud computing. Diverse grandi aziende informatiche stanno sviluppando sistemi per spostare la luce attorno a un chip utilizzando guide d'onda o da un chip all'altro utilizzando cavi ottici come quelli comuni nel settore delle telecomunicazioni. Bhaskaran e i suoi colleghi affermano che il nuovo schema di memoria è compatibile con le fibre ottiche convenzionali e con le guide d'onda.
La tecnologia è ancora lontana dalla commercializzazione. I ricercatori hanno dimostrato solo la capacità di leggere e scrivere diversi bit. Saranno necessarie ulteriori ricerche e sviluppo per capire come esattamente può o dovrebbe essere applicato.
Una strada che Bhaskaran e Pernice intendono esplorare è la progettazione di architetture di computer non convenzionali, forse comprese quelle intese a emulare il modo in cui il cervello elabora le informazioni, che potrebbero superare i limiti fondamentali di velocità ed efficienza dei computer elettronici tradizionali (vedi Thinking in Silicon). Bhaskaran afferma che la stessa tecnica utilizzata per sfruttare più stati del materiale a cambiamento di fase per l'archiviazione della memoria può essere utilizzata per eseguire operazioni aritmetiche di base, come il conteggio. Se puoi eseguire il conteggio sequenziale, puoi eseguire il calcolo.