Çinli Araştırmacılar 10 Milyar Yazma Döngüsüne Dayanabilen Bellek Çipi Geliştirdi

Yapay zeka sistemlerinde kullanılan belleklerin yalnızca hızlı değil, aynı zamanda milyarlarca işlem boyunca güvenilir kalması gerekiyor. Çin’deki araştırmacılar bu alandaki önemli sınırlardan birini aşarak 10 milyar yazma döngüsüne dayanabilen yeni bir bellek tasarımı geliştirdi.

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

Xidian Üniversitesi, Hong Kong Şehir Üniversitesi ve Fudan Üniversitesi ekiplerinin ortak çalışmasıyla elde edilen sonuç, önceki dayanıklılık sınırlarının yaklaşık 100 kat üzerine çıktı. Science dergisinde yayımlanan araştırmanın temelinde ise bellek malzemesindeki nitrojen atomlarının davranışlarının daha ayrıntılı biçimde anlaşılması yer alıyor. Bu gelişme, yüksek yoğunluklu ve düşük güç tüketen belleklerin özellikle yapay zeka sistemlerinde daha yaygın kullanılabilmesi açısından yeni bir imkan sunuyor.

Araştırmacılar son yıllarda alüminyum skandiyum nitrür (AlScN) gibi wurtzite ferroelektrik malzemeler üzerinde yoğunlaşıyor. Bu malzemeler yüksek anahtarlama hızı, düşük enerji tüketimi ve mevcut yarı iletken üretim yöntemleriyle uyumluluk gibi avantajlar sağlıyor. Ancak AlScN tabanlı belleklerde uzun süreli kullanım önemli bir sorun oluşturuyordu. Önceki deneylerde bu tür çipler yaklaşık 100 milyon yazma döngüsünden sonra arızalanıyordu.

Ekip bu sınırın nedenini anlamak için malzemeyi atomik düzeyde inceledi. Çiplerdeki bozulmanın, yapıda bulunması gereken bazı nitrojen atomlarının eksik olmasından kaynaklandığı belirlendi. Araştırmacılar bu durumu düzenli biçimde ekilmiş bir mısır tarlasındaki boş alanlara benzetiyor. Nitrojen atomlarının bulunmadığı bu boşluklar, bellek hücreleri tekrar tekrar anahtarlandıkça yer değiştirip belirli bölgelerde birikiyor.

Elektrik sızıntısına giden yollar engellendi

Nitrojen boşluklarının bir araya gelmesi, zaman içinde elektrik akımının istenmeyen noktalardan geçebileceği iletken yollar oluşturuyor. Bu sızıntılar arttıkça bellek hücresinin yapısı zarar görüyor ve cihaz sonunda kullanılamaz hale geliyor.

Ekip, bozulmanın temel mekanizmasını belirledikten sonra nitrojen boşluklarının sayısını mümkün olduğunca azaltan yeni bir yapı geliştirdi. Böylece elektrik sızıntısının oluşması gecikti ve bellek hücrelerinin dayanıklılığı 10 milyar yazma döngüsüne kadar çıktı. Bu değer, daha önce AlScN tabanlı belleklerde görülen yaklaşık 100 milyon döngülük sınırın 100 katına karşılık geliyor.

Wurtzite ferroelektrik bellek teknolojisinin ticari ölçekte başarılı olması halinde, düşük enerji tüketimi ve yüksek yazma dayanıklılığı özellikle büyük yapay zeka altyapıları açısından önemli hale gelebilir. Araştırmacılar bu tür belleklerin gelecekte sunucu çiftlikleri ve yoğun yapay zeka işlem sistemlerinde kullanılabilecek temel teknolojilerden biri olabileceğini değerlendiriyor.