هر بار که با گوشی هوشمند خود نوتیفیکیشنی متنی فرستادن میکنید، عکسی به ثبت میرسانید یا مطلبی در شبکههای اجتماعی منتشر میکنید، تعداد بیشماری از الکترونها در پسزمینه وظیفه سنگین پردازش لاگینیها و ثبتسازی اطلاعات را برعهده دارند. اکنون پژوهشگران در چین تراشه نوآورانهای طراحی کردهاند که برای ثبتسازی دادهها تنها به یک الکترون واحد متکی است.
براساس مطالعهای که در ژورنال Science به چاپ رسیده، دانشمندان نوعی تراشه حافظه فلش دوبعدی را به نشان دادن گذاشتهاند که توانایی به دام انداختن یک تکالکترون را در دمای اتاق دارد؛ دستاوردی که انرژی مورد نیاز برای پردازش دادهها را به میزان چشمگیری کاهش میدهد. این تراشه «Guiyi» نامگذاری شده که در آیین بودیسم چینی به معنای «برگشت به یگانگی» است.
دانشمندان میگویند این فناوری میتواند تحولی بزرگ ایجاد کند، زیرا چالشهای مربوط به بهرهوری انرژی، شتاب و پایداری را بهطور همزمان در یک قطعه برطرف میکند. «چونسن لیو»، از نویسندگان این مقاله و مهندس دانشگاه فودان، در این مورد اعلام کرده که در عصر هوش مصنوعی، تقاضا برای شتاب، ظرفیت، بهرهوری انرژی و پایداری به سطح کاملاً جدیدی رسیده است. به گفته او، امکان ثبتسازی یک بیت اطلاعات با تغییر وضعیت یک الکترون مجزا، مصرف انرژی را به شکل چشمگیری پایین میآورد و بستر را برای ظرفیتهای ثبتسازی بسیار بزرگتر مهیا میکند.
تقویت سیگنال در تراشه حافظه دوبعدی به کمک گرافین
دانشمندان پیشتر در اواخر دهه ۱۹۹۰ میلادی تلاش کرده بودند با استفاده از یک تکالکترون دادهها را ثبت کنند، اما پالس الکتریکی ایجادشده از به دام انداختن الکترون چنان ضعیف بود که امکان خواندن دقیق آن وجود نداشت؛ وضعیتی که پژوهشگران آن را به تلاش برای تشخیص موج ناشی از برخورد یک قطره باران درون یک مخزن سد تشبیه کرده بودند. برای رفع این مشکل، دانشمندان یک لایه گرافین را به تراشه اضافه کردند. این لایه پیش از گیت شناور قرار میگیرد؛ بخشی که مانند یک تله، الکترونها را گیر میاندازد تا دادهها حتی پس از خاموش شدن دستگاه حفظ شوند.
الکترونها میتوانند از میان شبکه ششضلعی تکاتمی گرافین با مقاومت بسیار ناچیز و شتاب بسیار بالا همراه با کمترین اتلاف انرژی عبور کنند. این لایه به الکترونها اجازه میدهد پیش از پرش به داخل گیت شناور شتاب بگیرند و در آنجا به دام بیفتند. پس این سازوکار، پالس الکتریکی قویتری تولید شده و سیگنالی با ولتاژ ۰.۵ ولت ایجاد میشود که به گفته پژوهشگران، ۱۰ برابر قویتر از تلاشهای قبلی در حوزه حافظههای تکالکترونی است.
این رویکرد انتقال سریعتر دادهها میان بخشهای پردازشی و ثبتسازی را ممکن میکند، تأخیر در انتقال داده را کاهش میدهد و راندمان محاسباتی یوزردهای هوش مصنوعی را در صنایع گوناگون بهبود میبخشد.
با وجود این عملیات موفق آزمایشگاهی، لاگین این فناوری به مرحله تجاریسازی با چالشهایی همراه است و چالش اصلی، افزایش مقیاس تولید است. با وجود این موانع، تیم پژوهشی به سرپرستی «ژو پنگ»، استاد میکروالکترونیک دانشگاه فودان، قصد دارد شرکتی تأسیس کند تا این فناوری را ظرف ۳ تا ۵ سال آینده به بازار تجاری عرضه نماید و بازار ثبتسازی فلش را متحول سازد.
