Une nouvelle technologie de mémoire informatique pourrait alimenter l’IA du futur

Une équipe de recherche, dirigée par l’Université de Cambridge, a développé un roman ordinateur conception de la mémoire, qui promet d’améliorer considérablement les performances tout en réduisant les besoins énergétiques d’Internet et des technologies de communication.

Selon l’université, l’intelligence artificielle, les algorithmes, l’utilisation d’Internet et d’autres technologies basées sur les données devraient nécessiter plus de 30 % de notre consommation mondiale d’électricité au cours de la prochaine décennie.

« Dans une large mesure, cette explosion de la demande énergétique est due aux lacunes des technologies actuelles de mémoire informatique », a dit premier auteur, le Dr Markus Hellenbrand, du département de science des matériaux et de métallurgie de Cambridge. « Dans l’informatique conventionnelle, il y a la mémoire d’un côté et le traitement de l’autre, et les données sont redistribuées entre les deux, ce qui prend à la fois de l’énergie et du temps. »

Les chercheurs ont expérimenté un nouveau type de technologie connue sous le nom de mémoire à commutation résistive. Contrairement aux dispositifs de mémoire conventionnels qui peuvent coder des données dans deux états (un ou zéro), ce nouveau type de mémoire peut permettre une gamme continue d’états.

Cela se fait en appliquant un courant électrique sur des matériaux spécifiques, provoquant une augmentation ou une diminution de la résistance électrique. Les différents changements de résistance électrique créent différents états possibles pour stocker données.

« Une clé USB typique basée sur une portée continue serait capable de contenir entre dix et 100 fois plus d’informations, par exemple », a expliqué Hellenbrand.

L’équipe a développé un prototype de dispositif basé sur l’oxyde d’hafnium, qui s’était jusqu’à présent révélé difficile pour les applications de mémoire à commutation résistive. C’est parce que le matériau n’a pas de structure au niveau atomique. Hellenbrand et ses co-scientifiques ont cependant trouvé une solution : ajouter du baryum au mélange.

« Ces matériaux peuvent fonctionner comme une synapse dans le cerveau.

Lorsque le baryum était ajouté, il formait des «ponts» de baryum hautement structurés entre des couches épaisses d’oxyde d’hafnium. Au point où ces ponts rencontrent les contacts de l’appareil, une barrière d’énergie a été créée, permettant aux électrons de traverser. La barrière d’énergie peut être élevée ou abaissée, ce qui modifie la résistance du composite d’oxyde d’hafnium et, à son tour, permet à plusieurs états d’exister dans le matériau.

« Ce qui est vraiment excitant à propos de ces matériaux, c’est qu’ils peuvent fonctionner comme une synapse dans le cerveau : ils peuvent stocker et traiter des informations au même endroit, comme notre cerveau le peut », a déclaré Hellebrand.

Les chercheurs pensent que cela pourrait conduire au développement de dispositifs de mémoire informatique avec une densité et des performances bien supérieures mais une consommation d’énergie inférieure, rendant la technologie particulièrement prometteuse dans le domaine de la IA et l’apprentissage automatique.

Un brevet de la technologie a été déposé par Cambridge Enterprise, la branche de commercialisation de l’université, et les scientifiques travaillent maintenant avec l’industrie pour mener des études de faisabilité plus importantes. Ils affirment que l’intégration de l’oxyde d’hafnium dans les processus de fabrication existants ne sera pas difficile, car le matériau est déjà utilisé dans la production de semi-conducteurs.