Устройства на базе мемристоров совершат революцию в компьютерной технике.

Дата публикации: 07/10/2010
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Автор одного из самых амбициозных технических открытий последних лет работает в Hewlett-Packard. Харизматичный Стэнли Вильямс (Stanley Williams) – старший исследователь компании.
Он ходит с палочкой, говорит простым языком и занимается прикладной физикой более 30 лет. Под руководством Вильямса лаборатория квантовой физики HP подарила миру множество передовых технологий: от привычных уже сенсоров для оптических мышей до сверхсовременных мемристоров.
Во время форума HP Technology@Work 2010 небольшой группе журналистов из разных стран удалось пообщаться с этим удивительным человеком.
Стэнли Вильямс рассказал, как мемристоры изменят ИТ-рынок в самое ближайшее время, о том, почему фотонный компьютер не появится, почему HP приобретала сложное научное оборудование и о множестве других любопытных вещей. Одним из важных направлений работы лаборатории является создание сенсоров («инерционных акселерометров») для проекта «центральной нервной системы Земли» (CeNSE – Central Nervous System for the Earth). Миллиарды датчиков опутают Землю и будут собирать разнообразную информацию обо всех важных процессах, происходящих в реальном времени.
Задача лаборатории – создать сенсоры, которые бы были: а) дешевыми, б) высокочувствительными и в) простыми в производстве.
Новые решения HP по чувствительности в тысячу раз (!) лучше представленных сейчас на рынке, а производить их можно фактически при помощи нынешних массовых технологий струйной печати – следовательно, совсем недорого.
Сначала передовые сенсоры HP будут обслуживать Shell, помогая нефтегазовому гиганту в разведке новых подземных месторождений.
Немало времени Стэнли посвятил рассказу об успехах фотонных технологий.
По его словам, фотоны (элементарные частицы света) плохо подходят для вычислений, и фотонные компьютеры, даже если они когда-нибудь появятся, будут в миллионы (!) раз больше современных компьютеров по размерам.
Поэтому время от времени попадающиеся заметки о том, что той или иной неизвестной группе исследователей удалось создать квантовый компьютер, необходимо проверять тщательнейшим образом.
А вот в телекоммуникациях, уверен ученый, фотоны будут служить верой и правдой: медные линии передачи данных сменятся на «оптику» везде, где только можно. При этом технологии будут упираться в физические пределы. Системы хранения данных станут оперировать атомами, вычислительные системы – электронами, системы передачи данных – фотонами.
Но пока оптические линии остаются для массового потребителя еще слишком дорогим удовольствием. «Мы ждали, что телекоммуникационные компании предложат соответствующие технологии, но, судя по всему, им это не интересно», – отмечает Вильямс.
Приходится действовать самим: в новом поколении оптических коммуникаций от HP будут использоваться не сложные и дорогие лазеры, а практически те же устройства, что используются сейчас в оптических мышках. Но их стоимость для построения полноценных оптических сетевых устройств еще слишком велика: «нам нужно снизить ее в сотни раз, от сотен долларов до нескольких центов на один лазер».
Тут вопрос и в объемах, и в заказах, и в технологиях. В своей лаборатории Стэнли Вильямс собирается сделать фотонные коммуникации доступными уже в ближайшие годы. А фотонные вычисления, считает он, в лучшем случае вопрос десятилетий.
«На закуску» беседы оставили мемристор, одно из первых настоящих «наноустройств» в мире, способное изменить рынок не только хранения данных, но и вычислений. НР уверена, что мемристоры в ближайшем будущем дополнят классические элементы электрических цепей – резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.
Само название складывается из слов «memory» (память) и «резистор» – получается «мемристор», или резистор с памятью. Работу над ним группа под руководством Вильямса начала в 1995 году – целью было создать настоящее наноустройство, сделать возможным продолжение закона Мура («число транзисторов на кристалле микросхемы удваивается каждые 24 месяца»).
Сопротивление мемристора может меняться в зависимости от поданного напряжения, сохраняться (при снятии напряжения) и сбрасываться при подаче напряжения обратной полярности. При этом, в отличие от флэш-памяти, отсутствуют ограничения по времени хранения «записанного» значения, а также по количеству циклов перезаписи.
Время смены состояния (7-8 наносекунд) в тысячу раз быстрее, чем у флэш-памяти. В ближайшие три года, уверен С. Вильямс, НР сможет создать коммерческие продукты, полноценно конкурирующие с флэш-памятью. При этом емкость их будет как минимум вдвое больше и дешевле (проще структура), а также быстрее. Плотность размещения данных в мемристорных структурах составит 20 гигабайт на см2 в ближайшие три года и до нескольких терабайт на см2 в ближайшие десять лет.
Глава лаборатории квантовой физики HP говорит о возможности создания на основе мемристоров компьютерной памяти, при этом она не будет сбрасываться при выключении питания. Представьте, что вам не придется переводить каждый раз компьютер в спящий режим, переписывая содержимое памяти на диск: при включении компьютера на базе мемристорной памяти все загруженные программы и рабочее окружение останется таким же, как и при выключении питания. Мемристорная память может стать основой и для крупных накопителей, заменив жесткие диски.
Более того, как недавно подтвердили исследователи, на базе мемристоров можно строить непосредственно логические элементы – представьте, что программа в памяти сможет исполняться самой памятью, а не центральным процессором! В этом случае радикально сократятся издержки на передачу данных из памяти в вычислительный блок и на возвращение результата обратно.
Впрочем, до полноценных мемристорных компьютеров еще далеко, отмечает С. Вильямс.
Но возможность коммерческого производства мемристорных модулей уже совсем близка.
По словам ведущего исследователя, любая современная фабрика по производству полупроводников сможет начать производство мемристоров хоть завтра, если ей будет предоставлен дизайн элемента – как раз то, над чем группа исследователей сегодня активно работает.
Вполне возможно, что первые устройства на базе мемристоров совершат революцию в компьютерной технике – коммерческих образцов, уверен Вильямс, осталось ждать совсем недолго.

Источник: www.it.tut.by

Статьи по теме: