Les ordinateurs du futur pourraient être plus économes en énergie, grâce à de nouvelles recherches de l'Université de Binghamton, Université d'État de New York.

Les appareils comme les drones dépendent d'un signal WiFi constant - si le WiFi s'arrête, le drone s'écrase. Louis Piper, professeur agrégé de physique et directeur de la science et de l'ingénierie des matériaux à l'Université de Binghamton, veut fabriquer des ordinateurs plus économes en énergie, Ainsi, des choses comme les drones pourraient réagir à leur environnement sans se soucier d'un signal WiFi le reliant à une machine informatique plus grande.

"Vous pourriez mettre la 5G et la 6G partout et supposer que vous avez une connexion Internet fiable tout le temps, ou vous pouvez résoudre le problème avec le traitement du matériel, c'est ce que nous faisons, " a déclaré Piper. " L'idée est que nous voulons avoir ces puces qui peuvent faire tout le fonctionnement de la puce, plutôt que des messages aller-retour avec une sorte de gros serveur. Cela devrait être plus efficace de cette façon."

Les scientifiques ont développé des circuits de « neuristors » qui se comportent de la même manière que les neurones biologiques du cerveau humain, qui peut effectuer des calculs complexes en utilisant une quantité d'énergie incroyablement petite. Plus récemment, un composant vital de ce circuit neuristor a été créé à l'aide de dioxyde de niobium (NbO 2 ), qui reproduit le comportement de commutation observé dans les canaux ioniques au sein des neurones biologiques. Ces NbO 2 dispositifs sont créés en appliquant une tension élevée à travers un pentoxyde de niobium non conducteur (Nb 2 O 5 ) film, provoquant la formation de NbO conducteur 2 filaments qui sont responsables du comportement de commutation important. Malheureusement, ce processus de post-fabrication à haute tension et long rend presque impossible la création des circuits denses nécessaires aux processeurs informatiques complexes. En outre, ces NbO 2 les appareils nécessitent un condensateur compagnon supplémentaire pour fonctionner correctement dans le circuit neuristor, ce qui les rend plus complexes et difficiles à mettre en œuvre.

"L'un des principaux problèmes que nous avons en essayant de fabriquer ces systèmes est le fait que vous devez faire cette étape d'électroformage, " dit Piper. " Comme avec le monstre de Frankenstein, vous pulsez essentiellement une grande quantité d'électricité à travers le matériau, et tout à coup il devient un élément actif. Ce n'est pas très fiable pour une étape d'ingénierie avec fabrication. Ce n'est pas comme ça qu'on fait les choses avec les transistors au silicium. Nous aimons tous les fabriquer et ils fonctionnent tout de suite. » Dans cette étude, Les chercheurs de Georgia Tech ont créé Nb 2 O 5 dispositifs basés sur x qui reproduisent un comportement similaire du NbO combiné 2 / paire de condensateurs sans avoir besoin du boulon d'énergie supplémentaire. Les chercheurs de Binghamton ont vérifié le mécanisme proposé. Cette trouvaille, dit Piper, pourrait conduire à moins cher, a faible consommation, et des circuits neuristors à haute densité qu'auparavant, accélérer la voie vers une informatique plus économe en énergie et plus adaptable.

"Nous voulons avoir des matériaux qui ont intrinsèquement une sorte d'opération de commutation eux-mêmes, que nous pouvons ensuite utiliser aux mêmes dimensions où nous rencontrons la fin avec du silicium. La capacité d'évoluer et de supprimer une sorte d'alchimie en ce qui concerne ce processus d'électroformage le rend vraiment plus conforme à la façon dont nous procédons aujourd'hui au traitement des semi-conducteurs ; cela le rend plus fiable. Vous pouvez construire un neuristor à partir de cela, et parce que vous n'avez pas besoin de l'électroformage, c'est plus fiable et ce sur quoi vous pouvez bâtir une industrie."

Maintenant qu'ils ont vérifié les modèles, Piper et son équipe veulent savoir ce qui se passe dans l'appareil réel pendant qu'il fonctionne.

"Le véritable effort à Binghamton a été d'essayer de modéliser, d'un point de vue atomique, la nature de ces états, comment ils découlent de la physique et de la chimie, et aussi au lieu de simplement regarder les matériaux inertes, puis de les corréler avec les performances de l'appareil, Pouvons-nous réellement voir comment ces états évoluent lorsque nous utilisons l'appareil ?", a déclaré Piper.

Le papier, "Memdiodes évolutives présentant une rectification et une hystérésis pour le calcul neuromorphique, " a été publié dans Rapports scientifiques .