Hầu như tất cả các thiết bị số khi thực hiện bất cứ phương thức xử lý thông tin nào không chỉ cần đơn vị xử lý mà còn cả bộ nhớ nhanh tạm thời giữ đầu vào. Trong máy tính, bộ nhớ này được gọi là Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động hay DRAM. Tốc độ DRAM rất quan trọng và có tác động lớn đến tốc độ của toàn hệ thống. Gần đây, việc giảm mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị nhớ đã trở thành chủ đề nóng để đạt mức năng lượng cao. Do đó, nhiều nghiên cứu đã tập trung thử nghiệm các công nghệ nhớ mới để vượt qua mức hiệu suất của DRAM thông thường.

Đơn vị cơ bản nhất trong chip của bộ nhớ là các ô nhớ. Mỗi ô thường lưu trữ một bit đơn bằng cách chấp nhận và giữ một trong hai giá trị điện áp có thể, tương ứng với giá trị được lưu trữ là "0" hoặc "1". Đặc điểm của mỗi ô riêng lẻ quyết định phần lớn hiệu năng của chip bộ nhớ tổng thể. Các ô đơn giản và nhỏ với tốc độ cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp sẽ là lý tưởng để đưa tính toán hiệu quả cao lên cấp độ tiếp theo.

Một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Tokyo do Prof.Taro Hitosugi và sinh viên Yuki Watanabe dẫn đầu, gần đây đã đạt dấu mốc mới trong lĩnh vực này. Trước đây, các nhà nghiên cứu đã chế tạo được một thiết bị nhớ mới mô phỏng thiết kế của pin lithium-ion rắn, gồm có một ngăn với ba lớp rắn làm từ lithium, lithium phosphate và vàng. Ngăn này thực chất là pin dung lượng thấp có chức năng như pin bộ nhớ, có thể được chuyển đổi nhanh giữa trạng thái tích điện và phóng điện thể hiện hai giá trị của một bit. Tuy nhiên, vàng kết hợp với lithium tạo thành một lớp hợp kim dày, làm tăng năng lượng cần để chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác.

Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đã tạo ra một ô nhớ ba lớp tương tự bằng cách sử dụng niken thay cho vàng. Kết quả tốt hơn dự kiến ​​khi sử dụng niken vì nó không dễ tạo thành hợp kim với lithium, dẫn đến tiêu thụ năng lượng thấp hơn khi chuyển đổi. Thiết bị nhớ được sản xuất tốt hơn nhiều so với trước đây với khả năng duy trì ba trạng thái điện áp khác nhau thay vì hai, nghĩa là thiết bị nhớ ba giá trị. "Hệ thống này có thể được xem như pin lithium màng mỏng dung lượng cực thấp với ba trạng thái tích điện", GS. Hitosugi giải thích. Đây là tính năng rất thú vị có lợi thế tiềm năng cho việc triển khai bộ nhớ ba giá trị, có thể hiệu quả hơn về mặt diện tích.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng niken tạo thành một lớp oxit niken rất mỏng nằm giữa lớp Ni và lớp photphat lithium. Lớp oxit này rất cần để chuyển đổi năng lượng thấp của thiết bị và mỏng hơn nhiều so với lớp hợp kim vàng - lithium hình thành trong thiết bị cũ, nghĩa là "pin mini" mới này có công suất rất thấp nên có thể chuyển đổi một cách nhanh chóng và dễ dàng giữa các trạng thái khi cho dòng điện cực nhỏ chạy qua.

Tốc độ tăng, tiêu thụ năng lượng ít hơn và kích thước nhỏ hơn là những tính năng rất cần có với các thiết bị nhớ trong tương lai. Ô nhớ do nhóm nghiên cứu chế tạo, là bước đệm rất triển vọng để tính toán nhanh và tiết kiệm năng lượng hơn.

N.P.D (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2019/11/191122155131.htm, 22/11/2019