CEMM – Ultrahitri električni spominski element na osnovi vala gostote naboja za naslednjo generacijo računalništva

01.04.2019 – 30.03.2022, Dr. Igor Vaskivskyi

Ministrstvo za izobraževanje, znanost in šport RS
Projekt je sofinanciran iz EU sklada za regionalni razvoj
Javni razpis za spodbujanje raziskovalcev na začetku kariere 2.1, Pogodba št. C3330-19-952005 “Raziskovalci-2.1-IJS-952005”

Sodobni računalniki so se že približali svojim končnim omejitvam: toplotna obremenitev se je približala pragu poškodb materialov, primanjkuje prostora za miniaturizacijo in s tem izboljšanje učinkovitosti. Kriogensko hlajeni superračunalniki in kvantno računalništvo sta dve najbolj obetavni smeri, ki se danes aktivno razvijata, vendar imata obe enako omejitev zaradi temperaturnih zahtev: za delovanje pri nizki temperaturi ni na voljo nobenega tipa visoko zmogljivega pomnilnika.

Namen tega projekta je prenesti izvirno znanstveno odkritje skupine odseka F7-IJS v smeri praktičnih aplikacij. Odkritje temelji na metastabilnem preklopu med različnimi kvantnimi stanji v multistabilnih sistemih z valom gostote naboja (CDW), na podlagi česar bomo razvili koncepte za popolnoma novo pomnilniško napravo CDW – CMEM, ki bo delovala pri temperaturah pod 200 K in bo imela rekordni preklopni čas manj kot 20 ps – več kot red velikosti hitreje v primerjavi z drugimi razpoložljivimi tehnologijami. Prizadevali si bomo za razjasnitev mikroskopskih procesov, ki opisujejo prehod v multistabilnih sistemih CDW, kot je na primer 1T-TaS₂ in iskali druge materiale, ki kažejo podobne učinke. Raziskovali bomo temeljne omejitve hitrosti preklopa in potrebne energije sunkov, da bi zagotovili učinkovito rešitev za praktično uporabo.

V sodelovanju s podjetjem COSYLAB d.d. bo v okviru projekta razvit ultrahitri generator sunkov, ki bo zagotavljal sunke pri frekvenci 50 GHz. Medtem ko je prva prednostna naloga optimizacija naprave za aplikacije CMEM, bi naprava lahko postala splošna rešitev za širok spekter aplikacij in se bo lahko komercializirala kot samostojna naprava.

Predstavljena bo večcelična prototipna naprava CMEM za učinkovito nizko temperaturno in energijsko učinkovito uporabo v kvantnih računalnikih ali kriogensko hlajenih klasičnih superračunalnikih, ki bodo zagotavljali ključno vlogo Slovenije pri zagotavljanju rešitev za naslednje generacije pomnilniških naprav.