quarta-feira, 16 de março de 2011

Ciência Informática: Nova forma de memória de computador usa 100 vezes menos energia

Researchers from the University of Illinois have developed a new low-power digital memory ...

Pesquisadores da Universidade de Illinois desenvolveram um novo modo de baixo consumo de memória digital, que utiliza muito menos energia e é mais rápido do que outras soluções disponíveis actualmente

Pesquisadores do Electrotécnica e de Computadores do Departamento de Engenharia da Universidade de Illinois desenvolveram um novo modo de baixo consumo de memória digital, que utiliza muito menos energia e é mais rápido do que outras soluções disponíveis no momento. A descoberta poderia dar dispositivos de consumo futuro, como smartphones e laptops uma vida de bateria muito maior, mas também podem se beneficiar de equipamentos utilizados em telecomunicações, a ciência ou pela militar.

Indústria foi recentemente explorando o uso de matérias-mudança de fase (PCM) como uma alternativa para o tipo de memória que armazena bits como um encargo.Com PCM, cada bit é armazenado na resistência do material em si e podem ser reversivelmente ligado com pulsos curtos de tensão e aquecimento por efeito Joule localizada. Vantagens para os candidatos como para o universal volátil de armazenamento de dados não incluem a operação de baixa tensão, tempos de acesso rápido e de alta resistência, mas o custo é o de programação de alto relativamente atual Joule necessária para aquecer casal pouco volume finito.

O grupo de pesquisa de Illinois, liderada pelo professor Eric Pop, conseguiu diminuir o poder por pouco a uma fração do que é utilizado para as soluções existentes PCM usando o menor conhecido condutores eletrônicos em vez de fios de metal. Os nanotubos de carbono são 10.000 vezes menor do que um cabelo humano e cultivadas por deposição química a vapor com as partículas do catalisador de ferro em dióxido de silício / silício (SiO 2 / Si) substratos. O resultado de parede simples e pequenos nanotubos de parede de diâmetro foram encontradas para ser capaz de mudar os bits PCM.

Os nanotubos span titânio / contatos metálicos, paládio e nanogaps foram criados, geralmente situado no meio do nanotubo. Uma fina película de PCM foi então depositada sobre os nanotubos, que encheu o nanogaps e criou auto-alinhada bits PCM lateral. Uma camada de SiO 2 foi colocado em cima do filme PCM sem quebra de vácuo para prolongar a vida útil de comutação e evitar a degradação, muitas vezes sofrida por fios de metal. O dispositivo também é imune ao apagamento acidental de um scanner de passagem ou ímã.

Bridging the nanogap

O dispositivo está inicialmente no estado fora até que uma voltagem é aplicada ao nanotubo que muda o bit PCM para um estado ligado. Embora o filme PCM abrange toda a estrutura, a mudança só ocorre na nanogap. A corrente utilizada para alternar o estado foi encontrado para ser de duas ordens de grandeza menor do que o PCM convencional, os dispositivos de ensaio, exigindo correntes de programação 1-8 mA.
"O consumo de energia é essencialmente escalado com o volume de bits de memória", disse o estudante Feng Xiong, o primeiro autor do papel. "Ao usar os contatos em nanoescala, que são capazes de atingir o consumo de energia muito menor."
Enquanto a exibição em dispositivos de consumo, como smartphones e notebooks ocupa um lote de potência da bateria, cada vez mais está sendo dedicada à memória. Como o ultra-low-power de memória digital utiliza 100 vezes menos energia e é mais rápido do que as soluções actualmente disponíveis, poderiam oferecer benefícios imediatos vida da bateria para esses dispositivos.
"Quando você está executando um aplicativo ou armazenar MP3s, ou streaming de vídeos, é esgotar a bateria", disse Albert Liao, um estudante de pós-graduação e co-autor. "A memória eo processador estão trabalhando a recuperação de dados. Como as pessoas utilizam seus celulares para fazer chamadas menos e usá-los para a computação mais, melhorar o armazenamento de dados e operações de recuperação é importante".

As aplicações futuras

Pop diz que ele prevê um ponto em que um dispositivo pode obter a partir de suas necessidades energéticas colhidas energia térmica ou mecânica ou exclusivamente a partir de fontes solar. dispositivos para os consumidores não serão os únicos beneficiários, no entanto.
"Nós não estamos falando apenas de mitigação nossos bolsos ou bolsas," Pop disse. "Isso também é importante para qualquer coisa que tem de funcionar com uma bateria, como satélites, equipamentos de telecomunicações em locais remotos, ou qualquer número de aplicações científicas e militares."
farms de servidores ou data centers também poderiam se beneficiar do baixo custo de energia, utilizando a solução. Os pesquisadores dizem que a memória de baixa potência poderia até mesmo levar à ardiloso tridimensional de empilhamento de chips.
No entanto, antes que isso aconteça, a solução precisa ser aprimoradas. O grupo tem até agora criadas e testadas algumas centenas de bits e atualmente está trabalhando para dobrar cada bit PCM através de programação para alcançar a memória de vários bits. Pop também acredita que a eficiência energética revolucionária já alcançado pode ser melhorado por um fator de dez.
O trabalho de investigação intitulado Low-Power de comutação de fase Materiais com Mudança Nanotubo de Carbono Eletrodos foi agora publicado em Science Magazine .

Nota: Traduzido com o Tradutor do Google

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