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韓發(fā)現(xiàn)AI存儲設(shè)備工作新機(jī)制,助力提高人工智能性能并為電池延壽

2025-04-29 01:01:00 來源: 點擊數(shù):

科技日報記者 張夢然

韓國浦項科技大學(xué)團(tuán)隊在最新一期《自然·通訊》雜志上發(fā)表了下一代人工智能(AI)存儲設(shè)備的突破性研究,揭示了電化學(xué)隨機(jī)存取存儲器(ECRAM)的工作機(jī)制。未來,這項技術(shù)有望顯著提升智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等設(shè)備的AI性能,并延長電池使用壽命。這一進(jìn)展標(biāo)志著AI硬件向高效能、低能耗邁出了重要一步。

AI技術(shù)的發(fā)展對數(shù)據(jù)處理需求的指數(shù)級增長,而現(xiàn)有的計算系統(tǒng)將數(shù)據(jù)存儲和處理分離,導(dǎo)致了大量的時間和能源消耗。為了解決這一問題,“內(nèi)存計算”概念應(yīng)運而生。它支持直接在內(nèi)存中進(jìn)行計算,從而消除了數(shù)據(jù)移動的需求,實現(xiàn)了更快、更高效的運算過程。ECRAM作為實現(xiàn)“內(nèi)存計算”的關(guān)鍵技術(shù),使用離子運動來存儲和處理信息,允許連續(xù)的模擬型數(shù)據(jù)存儲。

然而,理解ECRAM復(fù)雜結(jié)構(gòu)及其高電阻氧化物材料的特性一直是個挑戰(zhàn),這限制了其商業(yè)化進(jìn)程。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn),研究團(tuán)隊設(shè)計了一種基于氧化鎢的多端結(jié)構(gòu)ECRAM器件,并利用“平行偶極線霍爾系統(tǒng)”,成功觀察到了從超低溫(-223℃,50K)到室溫(300K)條件下ECRAM內(nèi)部的電子動力學(xué)行為。這是首次發(fā)現(xiàn)ECRAM內(nèi)的氧空位能夠產(chǎn)生淺供體態(tài),為電子提供了快速移動的“捷徑”。

這項研究表明,ECRAM不僅增加了電子數(shù)量,更重要的是創(chuàng)造了一個促進(jìn)電子傳輸?shù)沫h(huán)境,即使在極低溫度下也能保持穩(wěn)定,顯示了其出色的穩(wěn)健性和耐用性。

該研究的重大意義在于通過實驗詳細(xì)闡明了ECRAM在不同溫度下的開關(guān)機(jī)制,為ECRAM技術(shù)的商業(yè)化鋪平了道路。

總編輯圈點

一般來說,計算機(jī)在處理數(shù)據(jù)時,需要頻繁在內(nèi)存和處理器間搬運數(shù)據(jù),導(dǎo)致速度慢、耗電高。于是,“內(nèi)存計算”的概念應(yīng)運而生,它省去了數(shù)據(jù)搬運環(huán)節(jié),直接在內(nèi)存中進(jìn)行計算。ECRAM正是實現(xiàn)“內(nèi)存計算”的關(guān)鍵技術(shù)。此次,研究團(tuán)隊通過特殊實驗裝置,觀察到ECRAM的電子動力學(xué)行為,闡明了其在不同溫度下的運行機(jī)制。ECRAM的電子傳輸機(jī)制具有很強(qiáng)的適應(yīng)性,這意味著其未來可在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用,具有商業(yè)化潛力。

責(zé)任編輯:左常睿

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