Wiadomo, że podczas pracy dowolnego systemu obliczeniowego na jego głębokościach występują niepożądane opóźnienia związane z koniecznością przenoszenia bloków danych lub kodu programu z jednego miejsca w drugie. Najczęściej podczas przesyłania danych z szybkiej pamięci RAM na wolne dyski twarde i odwrotnie występują duże opóźnienia, a rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie dużych macierzy pamięci nieulotnej, która powinna być równie szybka jak pamięć dynamiczna o dostępie swobodnym i niedroga, aby mógłby zostać włączony do systemu w wystarczającej ilości.
Jednym z obiecujących typów takiej szybkiej pamięci nieulotnej jest pamięć zmiany fazy (PCM), która zostanie omówiona poniżej.
Pamięć oparta na efekcie przemian fazowych działa poprzez przełączanie aktywnego elementu każdej komórki ze stanu krystalicznego do amorficznego i odwrotnie. Jednak praktyczne wykorzystanie tego typu pamięci było bardzo trudne ze względu na pewne problemy. Główny problem polega na tym, że materiał użyty jako pierwiastek aktywny, na przykład antymonek galu, złuszcza się i traci swoje właściwości „fazowe” w temperaturach powyżej 377 stopni Celsjusza (650 kelwinów). Dlatego elementy wykonane z takich materiałów są niezwykle trudne do włączenia do kryształów chipów półprzewodnikowych, ponieważ niektóre etapy procesu technologicznego ich wytwarzania obejmują obróbkę wysokotemperaturową.
Rozwiązaniem problemu wytwarzania nanodrutów z materiałów amorficznych, które są aktywnymi elementami komórek pamięci, jest nowatorski proces opracowany przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology oraz Singapore University of Technology and Design (SUTD). Najciekawsze w nowym procesie jest to, że po raz pierwszy w roli głównej pojawia się „żywy” obiekt biologiczny - bakteriofagowy wirus M13.
Zmodyfikowane wirusy M13, sztucznie „pobudzone” przez specjalne działanie zewnętrzne, działają jako budulce, tworząc najcieńsze nanoprzewody z tlenku cyny i germanu, materiału, który może działać jako aktywny element komórki pamięci fazowej. Jednocześnie proces „budowy” przebiega w normalnych warunkach, a przewody wykonane z materiału w pełni zachowują wszystkie swoje właściwości „fazowe”.
Naukowcy pracują obecnie nad udoskonaleniem technologii kontrolowania aktywności wirusów M13, która wkrótce umożliwi wykorzystanie tych wirusów do wytwarzania nanoprzewodów o ściśle określonej długości i średnicy. „Później tworzenie nieulotnych układów pamięci PCM będzie bardzo proste” - piszą naukowcy. „A wtedy nowa pamięć wyeliminuje milisekundowe opóźnienia, co zwiększy szybkość i wydajność zarówno konwencjonalnych komputerów, jak i superkomputerów na dowolnym poziomie wydajności”.
Film promocyjny: