Paměti s fázovou změnou (phase-change memory) jsou až tisíckrát rychlejší než klasické pevné disky, ale až dosud jejich provoz vyžadoval velké množství energie. Vědci ze Stanfordovy univerzity nyní tvrdí, že jejich nová technologie by tuto situaci mohla změnit.
Fázovou změnou se v této technologii nemyslí změna skupenství, ale přepínání elektrické vodivosti materiálu. Typicky se jedná o slitiny polokovů, nejčastěji germania, antimonu a telluru. Informace se zde kóduje přepínáním mezi variantami s odlišnou vodivostí a lze provádět velmi rychle pomocí tepla, respektive elektrických pulzů. Samotné uchování příslušné informace už přísun energie nevyžaduje, informaci neovlivňuje ani vnější magnetické pole.
Konkrétně byl nyní Ge/Sb/Te analyzován materiál, který na vodivou fázi přechází pulzem / zahřátím na teplotu 150 °C, přepnutí do druhého stavu vyžaduje teplotu 600 °C, kdy se krystalická struktura rozruší a vznikne amorfní stav s mnohem vyšším odporem.
Problémem těchto materiálů kromě samotné spotřebované energie je ovšem jejich další integrace. Pro nositelnou elektroniku bychom opotřebovali zabudování do ohebných plastových struktur. Součástí nového prototypu je i návrh použít plast s nízkou tepelnou vodivostí, který při provozních teplotách neztratí svůj tvar (nebo se dokonce zcela neroztaví). Celkově má být nový design oproti stávajícím pamětem s fázovou změnou 100krát účinnější při použití na křemíku a 10krát na pružném substrátu.
Hlavním autorem článku publikovaného v Science byl Eric Pop ze Stanfordu. Jako možné využití phase-change memory se vedle nositelné elektroniky zmiňuje internet věcí, především různé senzory (včetně zařízení monitorujících zdravotní stav), které by alespoň základní zpracování nasbíraných dat prováděly lokálně. Obvykle jsou tato zařízení napájena baterií, což nároky na energetickou úspornost zvyšuje.
Dalším možným využitím paměti s fázovou změnou jsou i výpočty, respektive in-memory computing. Zde by se hodilo zvýšit počet diskrétních stavů, které může materiál využívat pro kódování informací. Typická paměť s fázovou změnou má 2 odporové stavy, výsledkem popisovaného výzkumu je i materiál, kde lze přepínat až mezi 4 stavy.
Asir Intisar Khan et al, Ultralow–switching current density multilevel phase-change memory on a flexible substrate, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abj1261
Zdroj: Stanford University / TechXplore.com
