Texas A&M, 새로운 회로 소자 발견: Meminductor

텍사스 A&M 연구원들은 최근 새로운 회로 요소인 meminductor의 기초를 형성하는 "meminductance"를 시연했습니다. 이전 연구자들은 memresistance와 memcapacitance를 모두 입증하여 Texas A&M의 기여를 과학계에서 큰 도약으로 만들었습니다.

기본 회로 요소의 "mem" 변형은 취미 브레드보드에서는 일반적이지 않을 수 있지만 컴퓨팅 및 AI/ML 애플리케이션에서는 상당한 유용성을 보여주었습니다. 멤리스터는 초기 발견(멤커패시터의 경우 2008년과 2019년 비교)으로 인해 오늘날 가장 일반적이라고 할 수 있습니다. 그러나 구성 요소에 대해 더 많은 것이 이해될수록 그 유용성은 기하급수적으로 증가할 수 있습니다.

이 기사에서 우리는 디자이너들에게 기억적 행동이 어떻게 발견되었는지 보여주기 위해 텍사스 A&M 연구를 강조할 것입니다. 또한 완성된 "mem" 장치의 삼위일체가 미래에 어떻게 유용할 수 있는지 논의할 것입니다.

"mem" 접두사는 회로 요소에 어떤 형태의 메모리가 포함되어 있음을 나타냅니다. 메모리는 무작위 액세스나 읽기 전용이 아니지만 새로운 애플리케이션에서 고유한 속성을 활용할 수 있습니다.

예를 들어, 멤리스터는 최근 연구에서 무수히 많은 용도로 사용되었습니다. 그러한 예 중 하나에서 멤리스터는 포유류 패턴 인식에서 영감을 받은 이미지 처리에 사용되었습니다. Memristive 장치는 장치 저항의 가변성으로 인해 중앙 프로세서가 더 이상 계산을 수행하지 않는 메모리 내 컴퓨팅 아키텍처를 구현하는 데에도 사용되었습니다.

간단히 말해서 "mem" 장치는 이전 상태에 따라 변경될 수 있는 특성(저항, 커패시턴스, 인덕턴스)을 나타냅니다. 이러한 방식으로 요소에는 "메모리"가 있어 이전 상태와 독립적인 비-mem 장치와 구별됩니다.

메민덕터는 한동안 이론화되었지만 텍사스 A&M 그룹의 최근 발견 이전에는 진정한 2단자 장치에 대한 확실한 증거가 아직 관찰되지 않았습니다. 이는 직렬 저항이 특히 원하는 효과가 가장 강한 저주파에서 기억 특성을 효과적으로 모호하게 하기 때문입니다.

직렬 저항의 효과를 무효화하기 위해 그룹에서는 소자 작동에 대한 직렬 저항의 영향을 효과적으로 빼는 영리한 기술을 채택하여 meminductance의 효과를 분리했습니다. 저항은 쉽게 측정할 수 있고 이상적으로는 주파수에 따라 변하지 않기 때문에 meminductance를 찾는 작업이 거의 간단해집니다.

실험적인 meminductor를 만들기 위해 Texas A&M 그룹은 적용된 전류와 관련하여 인덕턴스를 수동적으로 수정할 수 있는 메커니즘이 필요했습니다. 팀은 두 자석 사이에 강자성 물질을 부분적으로 포함하는 막대에 공기로 감긴 코일을 배치했습니다. 이 설정[GIF 연결됨]에서는 코일을 통과하는 전류가 변경됨에 따라 코일이 강자성 막대를 기준으로 이동하여 인덕턴스가 변경됩니다.

실험 설정의 결과(논문의 보충 정보에 표시됨)는 잘 알려진 직렬 저항 효과를 빼면 수동적 2단자 meminductance에 대한 실험적 증거를 제공하여 meminitive 특성을 관찰할 수 있음을 보여줍니다.

새로운 회로 요소는 반응성 장치에서 더 적은 전력을 소비하고 보다 효율적인 컴퓨팅을 제공할 수 있습니다. 이 새로운 구성 요소를 사용하면 AI 및 ML 분야에서 향상된 뉴로모픽 컴퓨팅의 이점을 누릴 수 있어 하드웨어 지원 성능이 향상될 수 있습니다. 고성능 컴퓨팅 분야는 또한 meminductor의 프로그래밍 가능한 속성을 활용하여 CPU에 막대한 계산 부하를 가하지 않고도 메모리에서 직접 복잡하거나 고밀도 계산을 수행할 수 있다는 이점을 누릴 수 있습니다.

meminductor의 물리적 구현으로 세 가지 기본 회로 요소 각각에 대응되는 mem이 제공되었습니다. 이 연구 개발은 무어의 법칙이 한계에 도달함에 따라 적절한 시기에 이루어졌습니다. 엔지니어들이 지난 세기의 발전을 촉진한 추진력을 확장함에 따라, 메민덕터는 지속적인 혁신에 중요한 역할을 할 수 있습니다.