Ingenieurs in Zwitserland hebben een chip ontwikkeld die zowel gegevens kan verwerken als opslaan. Deze chip is een stapje op weg naar kleinere, krachtigere en energiezuinige apparaten.
De laatste wijzigingen in je document kwijtraken doordat je computer ineens uitvalt, het is iedereen wel eens overkomen. Erg frustrerend. Dit komt doordat de opslag van gegevens ergens anders plaatsvindt dan de berekeningen van de computer.
Ingenieurs in Zwitserland van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) hebben deze twee functies nu in één chip samengevoegd. Ze publiceerden hun resultaten woensdag in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Verloren
Het geheugen van een computer bestaat uit een vluchtig en een niet-vluchtig (permanent) deel. Het vluchtige gedeelte, ook wel het werkgeheugen genoemd, wordt gebruikt bij het verwerken van gegevens.
Stroomgestuurde transistoren op deze chips zorgen met logische poorten voor een snel werkgeheugen. Deze logische poorten zijn de verschillende elektronische schakelingen, zoals AND, OR en NOT, die het uitvoeren van berekeningen mogelijk maken. Maar zodra de stroom wegvalt zijn de gegevens in het werkgeheugen verloren.
Bij het opslaan van bestanden worden de gegevens vastgelegd op het niet-vluchtige geheugen, zoals een flash-geheugen of een harde schijf. Tijdens het werken aan deze bestanden gaat er voortdurend data heen en weer tussen beiden. Dit kost zowel tijd als energie.
Drie atomen dik
De chip van de Zwitserse ingenieurs is gebaseerd op een bestaand ontwerp van een flash-geheugen, waarin zogeheten bepaalde veldeffecttransistoren zitten. Deze transistoren, bestaande uit een geleidingskanaal tussen de aansluitingen, kunnen lange tijd elektrische lading vasthouden en zijn daarom geschikt voor het langere tijd opslaan van data.
Nieuw bij dit ontwerp is het gebruik van het halfgeleidermateriaal molybdeendisulfide. Van dit materiaal kunnen dunne lagen van slechts drie atomen dik worden gemaakt.
Menselijk brein
Dankzij de kenmerkende elektrische eigenschappen van deze halfgeleider, is het geschikt om te gebruiken als een logische poort. Daarnaast is het materiaal bijzonder gevoelig voor de ladingen in de transistoren, waardoor het direct kan communiceren met dit permanente geheugen. Deze combinatie maakt het mogelijk de opslag en verwerking van gegevens te combineren in één chip.
Met dit ontwerp is het de onderzoekers al gelukt om enkele simpele chips te maken. ‘Dit vermogen van chips om twee functies uit te voeren, is vergelijkbaar met hoe het menselijk brein werkt, waarbij neuronen betrokken zijn bij denken en het geheugen, schrijft hoofdonderzoeker Andras Kis in een persbericht.
Sneller, zuiniger en kleiner
Doordat er geen communicatie meer nodig is tussen het tijdelijke en het permanente geheugen zijn deze nieuw ontwikkelde chips sneller, energiezuiniger en kleiner. Deze simpele chips zijn een stap richting computers waarbij bestanden niet meer kwijtraken mocht de stroom uitvallen.
Het doel van het onderzoeksteam is dat deze chips uiteindelijk op grote schaal kunnen worden gefabriceerd. Ze hebben zich daarom de afgelopen tijd ook gericht op het maakproces. Momenteel zijn ze in staat machinaal tientallen chips in één keer te maken. Voor grootschalige productie zal dit nog verder moeten worden opgeschaald.
Beeldmateriaal: EPFL / LANES
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.