Berichten aus Südkorea zufolge wurde eine nächste Generation von AI-Phasenwechsel-Speicher erfolgreich entwickelt, die in der Lage ist, die Wärme während des Speicherbetriebs zu kontrollieren und den Energieverbrauch im Vergleich zu bestehenden Technologien um bis zu 76 % zu senken. Phasenwechsel-Speicher nutzt den Widerstandsunterschied von Materialien im kristallinen und amorphen Zustand zur Speicherung von Informationen und gehört zu den nichtflüchtigen Speichern. Er zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit und die Fähigkeit zur Speicherung mehrerer Informationen in einer einzigen Zelle aus und wird als nächste Speicherlösung im Bereich der Künstlichen Intelligenz und des In-Memory-Computing angesehen.
Die südkoreanische National Research Foundation gab am 11. September bekannt, dass das Team von Professor Kim Gyeon-Soo der Abteilung für Elektro- und Elektronikingenieurwesen der Korea University erfolgreich einen „doppelten isolierten Phasenwechsel-Heterostruktur-Speicher“ realisiert hat, indem es zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften kombiniert hat, um die Wärmeableitung und die Phasenwechselzone im Speicher schrittweise zu steuern. Diese Ergebnisse wurden in der internationalen Fachzeitschrift „International Journal of Extreme Manufacturing“ veröffentlicht.
Neue Phasenwechsel-Speichertechnologie senkt den Energieverbrauch erheblich
Mit dem exponentiellen Anstieg der Datenmengen durch generative Künstliche Intelligenz und große Sprachmodelle erhält der Phasenwechsel-Speicher als alternative Technologie zur aktuellen Speicherung breite Aufmerksamkeit. Allerdings gibt es ein inhärentes Problem bei herkömmlichem Phasenwechsel-Speicher: Die beim Schreiben von Daten erzeugte Wärme breitet sich in der Umgebung aus, was sowohl Energie verschwendet als auch die präzise Kontrolle der Phasenwechselzone erschwert. Noch komplizierter ist, dass Materialien mit niedriger Ansteuerungsspannung oft eine schlechte Hitzebeständigkeit aufweisen, während hitzebeständige Materialien eine hohe Spannung benötigen, was zu einem schwer zu vereinbarenden Konflikt führt.
Das Forschungsteam führte eine neue Struktur ein, in der zwei Übergangsmetallchalcogenide – NiTe₂ und MoTe₂ – gleichzeitig angeordnet sind, die beide im kristallinen Zustand bleiben können, während sie betrieben werden. Dabei spielt NiTe₂ die Rolle einer Wärmeleiterschicht, die auch bei niedrigerer Spannung effizient Wärme erzeugen und übertragen kann; MoTe₂ hingegen fungiert als Wärmeisolationsschicht, die die Wärmeabgabe nach außen hemmt. Dank dieses Designs konnte das Team die Wärmebewegungswege im Speicher selbstständig planen und die Position und den Umfang des Phasenwechsels präzise steuern.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass diese Struktur es ermöglicht, die Wärmeflusswege im Speicher bedarfsgerecht zu gestalten, was letztendlich den Energieverbrauch im Betrieb im Vergleich zu bestehenden Lösungen um 76 % senkt und gleichzeitig die Haltbarkeit des Geräts (d.h. die Anzahl der Ansteuerungen) um 110 % erhöht.
| Posten | Spezifikation |
|---|---|
| Energieverbrauchssenkung | 76% |
| Haltbarkeitserhöhung | 110% |