Chế tạo thành công bộ nhớ mới dùng cơ học lượng tử, siêu tiết kiệm điện, thay thế RAM lẫn NAND flash

bộ nhớ mới dành cho máy tính đã được các nhà khoa học tại đại học Lancaster, VQ Anh phát triển thành công và nó được cho là sẽ giải quyết vấn đề khủng hoảng năng lượng công nghệ số. Nhóm nghiên cứu đã được trao bằng sáng chế cho loại bộ nhớ này.

Trong báo cáo nghiên cứu đăng tải trên Scientific Reports thì bộ nhớ mới được gọi bằng cái tên "electronic memory device" - thiết bị nhớ điện tử, có ưu điểm lớn về mức tiêu thụ điện năng cực thấp.

Tại sao lại quan ngại về cuộc khủng hoảng năng lượng công nghệ số? Theo dự đoán vào năm 2025 thì sự bùng nổ về dữ liệu sẽ khiến các trung tâm dữ liệu tiêu thụ đến 1/5 lượng điện sản xuất ra toàn cầu. Những chiếc máy tính vẫn sử dụng bộ nhớ, ngày một nhiều hơn và với phát minh của đại học Lancaster, điện năng tiêu thụ tối đa của các trung tâm dữ liệu lập tức được giảm đi 1/5.

Ngoài ra loại bộ nhớ này còn cho phép những chiếc máy tính hoạt động theo một cơ chế mới đó là có thể lập tức đưa vào trạng thái nghỉ (sleep) để tiết kiệm điện năng và trở lại hoạt động rất nhanh. Nhờ đó chiếc máy sẽ không cần đến bước khởi động (khi tắt bật lại) mà cứ thế chạy liên tục.

Bộ nhớ trên là thành quả từ quá trình nghiên cứu về một loại bộ nhớ Universal được các nhà khoa học và kỹ sư công nghệ thực hiện trong nhiều thập niên qua. Giáo sư vật lý Manus Hayne đến từ đại học Lancaster cho biết: "Bộ nhớ Universal - một loại bộ nhớ có thể lưu dữ liệu bền bỉ nhưng khi cần lại dễ thay đổi từ lâu được xem là một thứ không khả thi hoặc thậm chí là không thể chế tạo được. Thế nhưng thứ chúng tôi tạo ra đã cho thấy điều ngược lại."

Họ sử dụng cơ học lượng tử để giải quyết vấn đề nan giải khi phải lựa chọn giữa lưu trữ dữ liệu bền, lâu dài và một giải pháp có thể ghi xóa, tiết kiệm điện năng.

​

Bộ nhớ mới sẽ có thể thay thế thị trường trị giá đến 100 tỉ USD của bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên DRAM cũng như bộ nhớ lưu trữ NAND flash. Mặc dù DRAM có thể ghi dữ liệu nhanh và tiết kiệm điện nhưng dữ liệu lại khả biến và cần phải được làm tươi (refresh) liên tục để tránh mất dữ liệu, vì vậy cơ chế hoạt động này chưa tiện lợi và thiếu hiệu quả tiết kiệm điện. Trong khi đó bộ nhớ NAND flash lưu trữ dữ liệu bền nhưng tốc độ ghi và xóa chậm, tiêu thụ nhiều năng lượng khi hoạt động và độ bền không cao khiến nó vẫn chưa thể trở thành giải pháp thay thế cho DRAM (Intel đã nghĩ đến điều này khi phát triển bộ nhớ 3D Xpoint nhưng hiện tại vẫn chỉ dừng lại ở bộ nhớ lưu trữ hay bộ đệm).

Giáo sư Manus Hayne cho biết: "Sẽ rất lý tưởng khi kết hợp những ưu điểm của cả hai công nghệ mà không có nhược điểm và đây là những gì chúng tôi đã chứng minh. Thiết bị của chúng tôi có đặc tính lưu trữ dữ liệu bền bỉ, dự đoán có thể vượt quá tuổi của vũ trụ nhưng nó cũng có thể ghi hoặc xóa dữ liệu với mức năng lượng tiêu thụ ít hơn 100 lần so với DRAM."

Nhóm nghiên cứu đã được cấp bằng sáng chế cho bộ nhớ đặc biệt này tại Mỹ. Nhiều công ty đã bày tỏ sự quan tâm cũng như chủ động tham gia nghiên cứu.

Theo: ScienceDaily​