Texas A&M découvre un nouvel élément de circuit : le Meminductor

Des chercheurs du Texas A&M ont récemment démontré la "méminductance", formant la base d'un nouvel élément de circuit : le méminducteur. Des chercheurs antérieurs ont démontré à la fois une résistance à la mémoire et une capacité à mémoire, faisant de la contribution de Texas A&M un bond en avant majeur dans la communauté scientifique.

Les variations "mem" des éléments de circuit de base, bien qu'elles ne soient pas courantes sur les maquettes d'amateur, ont démontré une utilité considérable dans les applications informatiques et AI/ML. Le memristor est sans doute le plus courant aujourd'hui en raison de sa découverte antérieure (2008 contre 2019 pour les memcapacités). Mais à mesure que l'on comprend mieux les composants, leur utilité peut croître de façon exponentielle.

Dans cet article, nous mettrons en lumière les recherches de Texas A&M pour montrer aux concepteurs comment le comportement méminductif a été découvert. Nous discuterons également de la manière dont la trinité complète des dispositifs "mem" pourrait s'avérer utile à l'avenir.

Le préfixe "mem" indique qu'un élément de circuit incorpore une certaine forme de mémoire. Et bien que la mémoire ne soit pas à accès aléatoire ou en lecture seule, elle permet d'exploiter des propriétés uniques dans les applications émergentes.

Les memristors, par exemple, ont vu une myriade d'utilisations dans les recherches récentes. Dans un tel exemple, des memristors ont été utilisés pour un traitement d'image inspiré de la reconnaissance de formes de mammifères. Les dispositifs memristifs ont également été utilisés pour réaliser des architectures de calcul en mémoire, où un processeur central n'effectue plus de calculs grâce à la variabilité de la résistance du dispositif.

En termes simples, les dispositifs "mem" présentent des caractéristiques (résistance, capacité, inductance) qui peuvent changer en fonction de leur état précédent. De cette façon, l'élément a une "mémoire", ce qui le distingue des dispositifs non mémoire qui sont indépendants des états précédents.

Alors que le meminducteur a été théorisé depuis un certain temps, la preuve définitive d'un véritable dispositif à deux bornes n'a pas encore été observée avant les récentes découvertes du groupe Texas A&M. En effet, la résistance série obscurcit efficacement les propriétés méminductives, en particulier aux basses fréquences lorsque l'effet souhaité est le plus fort.

Pour annuler les effets de la résistance série, le groupe a adopté une technique intelligente qui soustrait efficacement les effets de la résistance série sur le fonctionnement de l'appareil afin d'isoler les effets de la méminductance. Étant donné que la résistance peut être facilement mesurée et, idéalement, ne change pas avec la fréquence, cela rend la tâche de se concentrer sur la méminductance presque triviale.

Pour créer un meminducteur expérimental, le groupe Texas A&M avait besoin d'un mécanisme capable de modifier passivement l'inductance en fonction du courant appliqué. L'équipe a placé une bobine bobinée à l'air sur une tige qui contenait partiellement un matériau ferromagnétique entre deux aimants. Dans cette configuration [GIF lié], lorsque le courant traversant la bobine changeait, la bobine se déplaçait par rapport à la tige ferromagnétique, modifiant l'inductance.

Les résultats de la configuration expérimentale (présentés sous Informations supplémentaires dans l'article) démontrent qu'en soustrayant l'effet bien connu de la résistance série, les propriétés méminductives peuvent être observées, fournissant une preuve expérimentale de la méminductance passive à deux bornes.

Le nouvel élément de circuit peut consommer moins d'énergie dans les dispositifs réactifs et fournir un calcul plus efficace. En utilisant ce nouveau composant, les domaines de l'IA et du ML peuvent bénéficier d'une informatique neuromorphique améliorée, permettant des augmentations de performances activées par le matériel. Le domaine du calcul haute performance peut également bénéficier des propriétés programmables du meminductor, permettant des calculs complexes ou à haute densité directement en mémoire sans nécessiter une charge de calcul massive sur le CPU.

La réalisation physique du meminductor a donné à chacun des trois éléments de base du circuit son mem-contrepartie. Ce développement de la recherche arrive à point nommé alors que la loi de Moore est poussée à ses limites. Alors que les ingénieurs prolongent l'élan qui a propulsé les développements du siècle dernier, le meminductor pourrait contribuer à jouer un rôle dans l'innovation continue.