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pte20210910016 Technologie/Digitalisierung, Forschung/Entwicklung

Phasenwechsler speichern Daten blitzschnell

Zelle auf Kunststoffbasis entwickelt, deren Strombedarf um bis zu 100 Mal niedriger ausfällt


Rechenzentren könnten eine Menge Strom sparen (Bild: Elchinator, pixabay.com)
Rechenzentren könnten eine Menge Strom sparen (Bild: Elchinator, pixabay.com)

Stanford (pte016/10.09.2021/12:30) -

Phasenwechselmaterialien wären ideale Datenspeicher, wenn sie nicht außergewöhnlich viel Strom verbrauchten. Dieses Problem hat ein Team um Eric Pop, Professor für Elektrotechnik an der Stanford University https://www.stanford.edu/ in Kalifornien jetzt gelöst. Sie entwickelten eine Phasenwechsel-Speicherzelle auf Kunststoffbasis, deren Strombedarf, verglichen mit bisher bekannten Materialien, um bis zu 100 Mal niedriger liegt.

[b]Wechsel zwischen hohem und niedrigem Widerstand[/b]

Phasenwechselmaterialien werden mit Hilfe von Wärme programmiert. Ein typisches Phasenwechsel-Speichergerät speichert Daten in Form von niedrigem Widerstand, der die digitale „Eins" repräsentiert, und von hohem Widerstand, der der „Null" entspricht. Wärme sorgt dafür, dass die Widerstände sich ändern, und zwar extrem schnell. „Wir können in Nanosekunden von Eins auf Null und wieder zurückschalten, indem wir Wärme aus elektrischen Impulsen verwenden", sagt Pops Doktorand Asir Intisar Khan.

[b]Mal kristallin, mal amorph[/b]

Heutiges Phasenwechselmaterial besteht aus einer Verbindung von drei chemischen Elementen - Germanium, Antimon und Tellur (GST) -, die zwischen zwei Metallelektroden eingebettet sind. Wird es punktuell und kurzzeitig von einem feien Laserstrahl auf eine Temperatur von 150 Grad Celsius erhitzt, nimmt die Verbindung einen kristallinen Zustand mit niedrigem Widerstand an. Wird es auf 600 Grad erhitzt wird diese Ordnung massive gestört. Die Atome gehen in den amorphen, also ungeordneten Zustand über, sodass der Widerstand stark ansteigt. Ausgelesen werden die Daten mit einem Scanner, der punktweise die Eiderstände misst. 

[b]Rechenzentren könnten viel Strom sparen[/b]

Phasenwechselspeicher halten Informationen über lange Zeiträume fest, ohne dass sie dafür Energie verbrauchen. „Sie können Jahre später zurückkommen und den Speicher auslesen, indem Sie einfach den Widerstand jedes Bits messen", sagt Pop. Phasenwechselspeicher könnten auch in großen Rechenzentren eingesetzt werden, in denen die Datenspeicherung etwa 15 Prozent des Stromverbrauchs ausmacht.

(Ende)
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