• USD 78.37
  • EUR 86.50
  • BRENT 25.80 -0.39%

В России создали ключевые наноэлементы для нейрокомпьютеров

Фото: twitter.com

Научной группе из новосибирского Академгородка удалось впервые в мире создать уникальные нанопереключатели — приборы на основе монокристаллов двуокиси ванадия (VO2), которые резко и обратимо изменяют свое сопротивление и при этом демонстрируют рекордную энергоэффективность, сравнимую с эффективностью нейрона, высокое быстродействие и долговечность.

Предложенная технология формирования переключателей интегрируется в хорошо развитую кремниевую технологию, что обеспечивает ее дешевизну. Большие массивы таких нанопереключателей перспективны для создания посткремниевой электроники и нейрокомпьютеров, работающих по принципам человеческого мозга.

Подробности исследования сотрудников Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН и Института неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН опубликованы в престижном научном журнале Nanoscale.

Новый результат — продолжение работы, в ходе которой та же научная группа впервые синтезировала массивы упорядоченных монокристаллов диоксида ванадия. Этот материал — один из самых перспективных для создания компьютеров, функционирующих по принципу человеческого мозга: диоксид ванадия может очень быстро переходить из полупроводникового состояния в металлическое и обратно.

«Переключатель представляет собой нанокристалл двуокиси ванадия с двумя контактами, один из которых — внедренная в кристалл проводящая кремниевая наноигла с радиусом закругления около 10 нанометров, — поясняет заведующий лабораторией ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Виктор Принц. — Благодаря остроте контакта, у его вершины концентрируется электрическое поле и ток, что и обеспечивает малое напряжение переключения из полупроводникового в металлическое состояние. Это обеспечивает рекордную энергоэффективность прибора, которая сравнима с эффективностью нейрона. Для внедрений важно, что прибор практически весь кремниевый — и подложка, и наноигла, и второй контакт. Нанокристалл между контактами — двуокись ванадия».

По словам ученого, стандартной технологией сформировать такую трехмерную наноструктуру невозможно, тем более что подходящих подложек не существует. В основе их технологии лежат обнаруженные ими условия синтеза нанокристалла двуокиси ванадия на вершине кремниевой наноиглы».

Такие нанопереключатели необходимы для нейроморфных систем как аналоги нейронов. На данный момент плотность сформированных нанопереключателей — миллион на квадратный сантиметр, однако, ее можно увеличить в тысячу раз.

«С диоксидом ванадия мы работаем несколько лет: сначала, как и практически все в мире, исследовали поликристаллические пленки этого соединения. Первый наш значительный успех связан с тем, что мы смогли синтезировать упорядоченные идеально чистые монокристаллы этого соединения. Причем расположение последних задавалось созданными наноструктурами на кремниевой подложке. Сейчас мы продвинулись гораздо дальше — нам удалось создать на их основе полноценные наноприборы с наноконтактами. Наш подход синтеза кристаллов на кончике кремниевых наноигл можно распространить и на другие перспективные полупроводниковые материалы для которых отсутствуют подложки», — отмечает научный сотрудник лаборатории физики и технологии трехмерных наноструктур ИФП СО РАН Сергей Мутилин.

Важным параметром новых переключателей является их долговечность — более 100 миллиардов переключений без изменений характеристик.

«Исследование выполнялось при финансовой поддержке Российского научного фонда, наши дальнейшие планы — работа по оптимизации нанопереключателей, а также формирование их связанного массива и создание искусственных нейросетей. На этом пути мы еще в самом начале», — уточнил Принц.
Постоянный адрес новости: eadaily.com/ru/news/2020/02/23/v-rossii-sozdali-klyuchevye-nanoelementy-dlya-neyrokompyuterov
Опубликовано 23 февраля 2020 в 03:57
Наука в Сибири
Все новости

31.03.2020

Загрузить ещё
Актуальные сюжеты
ВКонтакте
ТОП-10
  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  1. Отряд кораблей Балтийского флота, охраняющий трубоукладчик, прибыл в ЮАР 24908
  2. К «Северному потоку — 2» присоединилось ультрасовременное иностранное судно 24541
  3. Украинка, заразившая коронавирусом несколько сёл, умоляет не сжигать её 16066
  4. Украинский караван из четырех «Русланов» летит в Китай за медпомощью 15968
  5. В Москве за сутки 10 тыс. человек обратились за пособием по безработице 13857
  6. У «Газпрома» в Европе начинается газовый «Сталинград» 11173
  7. Российская нефть стала дешевле, чем из США, из-за Белоруссии и ремонта НПЗ 10938
  8. Турецкий доктор назвал «одно из самых опасных мест» для заражения Covid-19 10548
  9. В Китае за время эпидемии исчез 21 миллион абонентов телефонной связи 10440
  10. В Белоруссии выросло число заболевших коронавирусом 7197
  1. После обращения Путина из России в Лондон улетела тонна золота 297086
  2. В Китае за время эпидемии исчез 21 миллион абонентов телефонной связи 211779
  3. В России ждут «итальянский» сценарий коронавируса: события ночи 25 марта 106781
  4. Турецкий доктор назвал «одно из самых опасных мест» для заражения Covid-19 85709
  5. В Италии покончила с собой медсестра, заразившаяся коронавирусом 85043
  6. Covid-19 появился естественным путем, но распространить его помогли люди 72563
  7. Украинка, заразившая коронавирусом несколько сёл, умоляет не сжигать её 67753
  8. В канун COVID-19 врачи наблюдали «странную пневмонию» на севере Италии 65777
  9. В охваченной эпидемией Эстонии «трясут» русских врачей на предмет госязыка 63585
  10. Самый вымирающий город России могут закрыть на неопределенный срок 60409
  1. После обращения Путина из России в Лондон улетела тонна золота 297086
  2. Коронавирус — «фейк всемирного масштаба»: ситуация полностью выдуманная? 284454
  3. Лукашенко посоветовал премьеру Мишустину думать прежде, чем говорить 250980
  4. В Китае назвали приблизительный срок окончания пандемии Covid-19 233651
  5. В Китае за время эпидемии исчез 21 миллион абонентов телефонной связи 211779
  6. Блогеры озадачены, почему летевшие в Италию Ил-76 сделали странный крюк 190569
  7. Трубоукладчик, строивший «Северный поток — 2», ушел к конкуренту «Газпрома» 152288
  8. МИД Китая: США проговорились, что Covid-19 появился у них 127236
  9. Трубоукладчик «Газпрома» пошел в Европу в сопровождении боевых кораблей 111260
  10. В России ждут «итальянский» сценарий коронавируса: события ночи 25 марта 107286