p Um dos grandes desafios da arquitetura de computador é integrar o armazenamento, memória e processamento em uma unidade. Isso tornaria os computadores mais rápidos e mais eficientes em termos de energia. Os físicos da Universidade de Groningen deram um grande passo em direção a esse objetivo, combinando um semicondutor titanato de estrôncio dopado com nióbio (SrTiO3) com cobalto ferromagnético. Na interface, isso cria um memristor de spin com capacidade de armazenamento, pavimentando o caminho para arquiteturas de computação neuromórfica. Os resultados foram publicados em 22 de janeiro em Relatórios Científicos . p O dispositivo desenvolvido pelos físicos combina o efeito memristor dos semicondutores com um fenômeno baseado no spin denominado magnetorresistência anisotrópica de tunelamento (TAMR) e funciona em temperatura ambiente. O semicondutor SrTiO3 tem uma resistência variável não volátil quando conectado ao cobalto:um campo elétrico pode ser usado para alterá-lo de baixa para alta resistência e vice-versa. Isso é conhecido como efeito de eletrorresistência.

p Além disso, quando um campo magnético foi aplicado na mesma interface, dentro e fora do plano do cobalto, isto mostrou uma sintonia da voltagem de spin TAMR de 1,2 mV. Essa coexistência de uma grande mudança no valor de TAMR e eletrorresistência no mesmo dispositivo em temperatura ambiente não foi demonstrada anteriormente em outros sistemas de materiais.

p "Isso significa que podemos armazenar informações adicionais de forma não volátil no memristor, criando assim um dispositivo spin-memristor integrado muito simples e elegante que opera em temperatura ambiente, "explica a professora de Spintrônica de Materiais Funcionais Tamalika Banerjee. Ela trabalha no Instituto Zernike de Materiais Avançados da Universidade de Groningen. Até agora, tenta combinar armazenamento baseado em rotação, a memória e a computação foram prejudicadas por uma arquitetura complexa, além de outros fatores.

p A chave para o sucesso do dispositivo do grupo Banerjee é a interface entre o cobalto e o semicondutor. "Mostramos que uma camada isolante de óxido de alumínio com 1 nanômetro de espessura faz o efeito TAMR desaparecer, "diz Banerjee. Demorou muito trabalho para projetar a interface. Eles fizeram isso ajustando a dopagem de nióbio do semicondutor e, portanto, o cenário potencial na interface. A mesma coexistência não pode ser realizada com o silício como um semicondutor:" precisamos dos átomos pesados ​​em SrTiO3 para o acoplamento da órbita de spin na interface que é responsável pelo grande efeito TAMR em temperatura ambiente. "

p Esses dispositivos podem ser usados ​​em uma arquitetura de computador semelhante ao cérebro. Eles agiriam como as sinapses que conectam os neurônios. A sinapse responde a um estímulo externo, mas essa resposta também depende da memória da sinapse de estímulos anteriores. "Estamos agora considerando como criar uma arquitetura de computador bioinspirada com base em nossa descoberta." Esse sistema se afastaria da arquitetura clássica de Von Neumann. A grande vantagem é que se espera que use menos energia e, portanto, produza menos calor. "Isso será útil para a" Internet das coisas, "onde conectar diferentes dispositivos e redes gera quantidades insustentáveis ​​de calor."

p A física do que exatamente acontece na interface do cobalto e do semicondutor de estrôncio é complicada, e mais trabalho precisa ser feito para entender isso. Banerjee:"Assim que o compreendermos melhor, poderemos melhorar o desempenho do sistema. No momento, estamos trabalhando nisso. Mas funciona bem como está, portanto, também estamos pensando em construir um sistema mais complexo com esses memristores de spin para testar algoritmos reais para capacidades cognitivas específicas do cérebro humano. "O dispositivo de Banerjee é relativamente simples. Escaloná-lo para uma arquitetura de computação completa é o próximo grande passo.

p Como integrar esses dispositivos em uma arquitetura de computação paralela que imita o funcionamento do cérebro é uma questão que fascina Banerjee. "Nosso cérebro é um computador fantástico, no sentido de que pode processar grandes quantidades de informações em paralelo com uma eficiência energética muito superior à de um supercomputador. ”As descobertas da equipe de Banerjee podem levar a novas arquiteturas para computação inspirada no cérebro.