Hewlett Packard показал компьютерную память будущего

Джонатан Филдс
Обозреватель Би-би-си по вопросам технологий

Инженеры-компьютерщики компании Hewlett Packard (HP) представили новый модуль, работающий на мемристорах - компонентах, которые называют недостающим звеном электронной памяти.

17 мемристоров, пойманных атомно-силовым микроскопом

Использование подобных электронных компонентов предлагалось еще 40 лет назад, однако разработаны они были лишь в 2008 году.

Как говорят в компании HP, уже доказано: поскольку мемристоры могут обрабатывать данные, то на их основе могут быть построены более "умные" микропроцессоры, а это в свою очередь означает, что они в будущем смогут заменить транзисторы, используемые для построения микросхем. Однако самое важное заключается в том, что мемристоры позволят будущим микросхемам хранить и обрабатывать данные внутри одного устройства.

Сегодня эти функции разнесены по разным устройствам, вынужденным обмениваться необходимой информацией, что замедляет е обработку и к тому же расходует лишнюю энергию.

"Процессор и память могут соединиться", - рассказал в интервью Би-би-си профессор Стэн Уильямс, работающий в HP. – Это позволяет нам по-новому подойти к тому, как производится обработка данных".

Профессор Леон Чуа, впервые предложивший использовать мемристоры, говорит, что концептуально это лишь верхушка айсберга. Он сравнивает новую технологию с работой человеческого мозга и системой нейронного обмена посредством синапсов и аксонов: "В будущем мы сможем на основе мемристоров строить компьютеры, повторяющие работу мозга".

Недавно ученые Мичиганского университета продемонстрировали, что подобное мемристорное устройство действительно может имитировать синаптическую трансмиссию мозга.

Новые исследования HP опубликованы в журнале Nature.

Трехмерные схемы

Несмотря на то, что впервые подобная технология обработки даных была предложена профессором Чуа еще в 1971 году, первый работающий мемристор был создан без малого 40 лет спустя усилиями профессора Уильямса и его лаборатории.

"Я чрезвычайно рад, поскольку не думал, что это мне доведется это увидеть", - говорит профессор Чуа.

Эти крохотные устройства являются четвертым базовым звеном цепи, состоящей из конденсаторов, резисторов и индукторов. Мемристорами они названы благодаря своей способности "помнить" загруженный в него объем информации даже после отключения электропитания.

Это означает, что мемристоры могут использоваться для построения модулей оперативной памяти, способных также обрабатывать данные. По мнению профессора Уильмса, в продажу они могут поступить в ближайшие три года.

С помощью мемристоров микросхемы будут продолжать уменьшаться

"Нашей непосредственной задачей является создание устройства, могущего конкурировать с флеш-памятью для камер, mp3-плееров и прочих подобных устройств, - говорит профессор. – Мы бы хотели, чтобы его память была вдвое больше, чем флеш-карта такого же объема памяти".

Команда профессора Уильямса также обнаружила, что мемристоры можно располагать один над другим, формируя таким образом трехмерные схемы. "Теоретически мы можем наслаивать их один над другим тысячами, и в результате один чип будет иметь огромный объем памяти", - полагает профессор Уильямс.

Что дальше

В будущем, как надеется профессор Уильмс, мемристоры можно будет использовать для создания устройства, могущего обрабатывать и хранить информацию, что позволит ускорить обработку данных и сохранить электроэнергию. Однако это станет возможным, по его мнению, не раньше, чем через десяток лет.

Мемристоры могут также оказать неоценимую помощь в том что касается хранения больших объемов информации в устройствах меньшего размера.

В настоящее время создатели микрочипов следуют так называемому "закону Мура", гласящему, что число транзисторов на кристалле удваивается каждые два года, используя все меньший и меньший их размер. Новейшие микрочипы, например, имеют транзисторы величиной в 22 нанометра (1 нанометр равен одной миллиардной части метра), однако, как предупреждают ученые, подобная миниатюризация не может продолжаться вечно, и именно зхдесь мемристоры предлагают альтернативу.

"Мы сможем и в дальнейшем делать их все меньше и меньше вплоть до того размера, до которого казалось бы уже их нельзя уменьшить, - говорит профессор Уильямс, уже собравший опытный образец с компонентами размером в 3 нанометра. - Эквивалент нынешего закона Мура сможет быть релевантным еще в течение десятилетий после того, как уменьшать чипы уже не будет никакой возможности".

Что также немаловажно, так это то, что мемристоры могут собираться с использованием тех же материалов, что и микрочипы.

Как говорит профессор Джеймс Тур из Университета Райса в Хьюстоне (США), способность мемристоров быть совместимыми с технологией производства транзисторов является "ключевым параметром, который позволит их быстрый ввод в существующее производство микрочипов".