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Für den Nerd in dir: Das musst du über CBRAM wissen

Schweizer Forscher haben möglicherweise «eine zukunftsweisende Lösung der Speicherproblematik» gefunden.



Dank einer hochpräzisen Simulation ist es Forschern der ETH Zürich gelungen, mehr darüber zu erfahren, wie sich Speicher auf atomarer Ebene verhalten. Durch diese Erkenntnisse könnten Speichereinheiten kleiner und energiesparender werden.

Die damit verbundene Technik lautet auf Namen «Conductive Bridging Random Access Memories» (CBRAM) und könnte eine «zukunftsweisende Lösung» für die Speicherproblematik sein. Das teilte der Schweizerische Nationalfonds (SNF) am Montag mit.

Ein Team um Mathieu Luisier, ausserordentlicher Professor an der ETH Zürich, hatte ein numerisches Computermodell eines CBRAM entworfen, mit dem eine Simulation auf atomarer Ebene möglich ist.

Durch die Untersuchungen ist es den Forschern gelungen, die Idealgeometrie eines CBRAM-Speichers aufzuzeigen: Ein Halbleiter von 1,5 bis 2 Nanometern Dicke, was knapp einem Dutzend Atomen entspricht.

Die Grafik für Nerds:

Numerische Simulation eines CBRAM-Speichers auf atomarer Ebene bei einer Spannung von einem Millivolt; Elektronenbahnen (blaue und rote Linien); Kupferatome (grau), Silizium- und Sauerstoffatome (orange).

Die Forscher schreiben zur Grafik: «Numerische Simulation eines CBRAM-Speichers auf atomarer Ebene bei einer Spannung von einem Millivolt; Elektronenbahnen (blaue und rote Linien); Kupferatome (grau), Silizium- und Sauerstoffatome (orange)». Bild: ETH Zürich

Und der Haken?

Allerdings seien Maschinen, die in derartig kleinen Dimensionen arbeiten können, derzeit noch nicht in der Massenproduktion einsetzbar, sagte Luisier.

Zugleich zeigten die Forscher auf, wo im Rennen um immer kleinere Speichereinheiten Grenzen und Risiken liegen: Eine zu grosse Nähe der Elektroden könne zur Folge haben, dass sich der Stromfluss zwischen ihnen nicht mehr steuern lässt.

Supercomputer in Lugano genutzt

Für ihre Arbeiten zur Idealgrösse eines Computer-Speicherelements nutzten die Wissenschaftler das Nationale Hochleistungsrechenzentrum CSCS in Lugano. Dort stand ihnen ein äusserst leistungsstarker Computer namens Piz Daint zur Verfügung.

Weltweit steht der im Nationalen Hochleistungsrechenzentrum CSCS in Lugano stehende Rechner an dritter Stelle; In ihm sind über 4000 Grafikkarten jeweils mit einem eigenen CPU-Prozessor verbunden. Er ist in der Lage, pro Sekunde über 20 Millionen Milliarden Rechenoperationen zu verarbeiten.

Bild

Der Rechner Piz Daint des Swiss National Supercomputing Centre in Lugano. screenshot: KEYSTONE

Trotz dieser enormen Rechenleistung habe die Simulation «mehrere Stunden» in Anspruch genommen, sagte Luisier.

Um eine solche Studie durchzuführen, braucht es laut Mitteilung mindestens 230 modernste Grafikkarten.

(dsc/sda)

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