Berichten südkoreanischer Medien zufolge wurde eine neue Generation von AI-Phasenwechsel-Speichern erfolgreich entwickelt, die in der Lage sind, die Wärmeentwicklung während Speicher- und Rechenvorgängen zu kontrollieren und den Stromverbrauch im Vergleich zum aktuellen Niveau um bis zu 76% zu senken. Phasenwechsel-Speicher nutzen die Unterschiede im elektrischen Widerstand von Materialien im kristallinen und amorphen Zustand, um Informationen zu speichern. Sie gehören zur Kategorie der nichtflüchtigen Speicher und zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeiten und die Fähigkeit aus, mehrere Informationen in einer einzelnen Zelle zu speichern. Sie werden als die nächste Generation von Speicherlösungen im Bereich der künstlichen Intelligenz und des In-Memory-Computing angesehen.
Die National Research Foundation of Korea gab am 11. September bekannt, dass ein Team unter der Leitung von Professor Kim Geon-su vom Fachbereich Elektrotechnik und Elektronik der Korea University erfolgreich einen "doppelt isolierten Phasenwechsel-Heterostruktur-Speicher" realisiert hat. Durch die Kombination von zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften wird die Wärmeausbreitung und die Phasenwechselregion innerhalb des Speichers schrittweise gesteuert. Die Ergebnisse wurden in der internationalen Fachzeitschrift "International Journal of Extreme Manufacturing" online veröffentlicht.
Neue Phasenwechsel-Speichertechnologie senkt den Energieverbrauch erheblich
Mit dem explosionsartigen Anstieg der Datenmengen durch generative künstliche Intelligenz und große Sprachmodelle wird der Phasenwechsel-Speicher als alternative Technologie zu den derzeitigen Speichern breit diskutiert. Allerdings gibt es bei traditionellen Phasenwechsel-Speichern ein inhärentes Problem: Die beim Schreiben von Daten entstehende Wärme breitet sich auf die Umgebung aus, was sowohl Energie verschwendet als auch die präzise Steuerung der Phasenwechselregion erschwert. Ein weiteres Problem ist, dass Materialien mit niedriger Antriebsspannung oft eine schlechte Hitzebeständigkeit aufweisen, während hitzebeständige Materialien eine hohe Spannung benötigen, was einen schwer zu überwindenden Widerspruch darstellt.
Das Forschungsteam hat eine neue Struktur eingeführt, bei der zwei Übergangsmetallchalkogenide – NiTe₂ und MoTe₂ – im Gerät angeordnet werden, die beide während des Betriebs im kristallinen Zustand verbleiben können. NiTe₂ fungiert dabei als Wärmeleitschicht und kann auch bei niedriger Spannung effizient Wärme erzeugen und übertragen; MoTe₂ dient als Wärmebarriere, die die Ausbreitung der Wärme nach außen unterdrückt. Mit diesem Design konnte das Team die Wärmebewegungspfade innerhalb des Speichers autonom planen und die Position und den Bereich der Phasenwechsel präzise steuern.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass diese Struktur es ermöglicht, die Wärmeflusspfade im Speicher nach Bedarf zu gestalten, wodurch der Energieverbrauch im Betrieb im Vergleich zu bestehenden Lösungen um 76% gesenkt und die Lebensdauer des Geräts (d.h. die Anzahl der möglichen Antriebsvorgänge) um 110% erhöht wird.
Kategorie Spezifikation Energieverbrauch gesenkt 76% Lebensdauer erhöht 110%