Fresco. Las baterías de iones de litio se pueden utilizar como discos duros.

Si las baterías de iones de litio tuvieran algo que ver con las computadoras, ¿les sorprendería si les dijera que las baterías de iones de litio ahora pueden usarse como un componente electrónico importante en los circuitos de alta precisión de las computadoras? Sí, cuando el editor recibió este artículo por primera vez, no podía creer lo que veía. Las baterías de iones de litio, que parecen carecer de la tecnología para almacenar energía, pueden utilizarse en los circuitos de alta precisión de las computadoras electrónicas. Es realmente confuso. Solo hay una frase en el corazón del editor relativa a la batería de iones de litio: ¿Por qué no vas al cielo?

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la tecnología informática, especialmente el desarrollo de la tecnología de redes neuronales artificiales, la demanda de almacenamiento de información a gran escala se ha vuelto cada vez más intensa, pero los componentes de almacenamiento tradicionales, por ejemplo, SRAM y DRAM utilizan una lógica arquitectura para operaciones en serie en el proceso de almacenamiento, por lo que no solo conduce a una baja eficiencia de almacenamiento, sino que también aumenta en gran medida el consumo de energía en el proceso de almacenamiento de información. Para superar las deficiencias de la memoria tradicional, nuestros respetables ingenieros desarrollaron la memoria cruzada. La característica notable de esta memoria es el uso de arquitectura lógica de operación en paralelo, que mejora la eficiencia de la memoria y reduce el consumo de energía del almacenamiento de información.

Informes recientes han demostrado que los prototipos de redes neuronales basados en estructuras de matriz cruzada de memristores de óxido metálico filamentoso han sido entrenados para realizar una identificación gráfica simple y clasificación de archivos. Sin embargo, todavía existen muchas limitaciones en estas memorias, que afectan la corrección y la eficiencia del consumo de energía de estos componentes de almacenamiento. El primero es un ruido de escritura grave, una tensión y una corriente de conmutación no lineales y excesivamente altas.

Para superar las limitaciones actuales del almacenamiento cruzado, EliotJ del Laboratorio Nacional Sandia en los Estados Unidos. Fuller desarrolló un transistor basado en una estructura de batería de iones de litio (LISTA), que es un transistor de interruptor de resistencia Redox no volátil completamente sólido. El mecanismo de acción es utilizar el voltaje aplicado a ambos extremos de LISTA para impulsar los iones de litio a incrustarse y salir entre los polos positivo y negativo para lograr el propósito de controlar los interruptores de transistores. En comparación con otros tipos de memoria, la barrera de energía entre los electrolitos sólidos y los canales conductores de LISTA es muy baja. La energía de activación de la difusión de Li + en LiCoO2 es solo de aproximadamente 0,25 eV, Li + se difunde en LiCoO2 y, en condiciones de baja corriente, el sobrepotencial mínimo es de solo 5 mV, y es de solo 100 mV bajo la gran corriente, por lo que solo una Se requiere una pequeña tensión para controlar su estado de conmutación. Más importante aún, en el curso de la operación de LISTA, no habrá grandes transiciones de fase como otras memorias, y la difusión de iones de litio en LiCoO2 solo cambiará ligeramente su estructura cristalina. Por lo tanto, en comparación con otros tipos de memoria, LISTA tiene las ventajas de bajo ruido de escritura, operación lineal y bajo voltaje y corriente de operación, lo que puede reducir en gran medida el consumo de energía de la memoria y es muy adecuado para su aplicación en redes neuronales artificiales.

La estructura de LISTA se muestra arriba. Está cubierto con una capa de Pt y electrodos de fuga sobre el sustrato de SiO2 y está conectado a una capa de vía conductora de LiCoO2 de 120 nm de espesor con un electrolito sólido LPON de 400 nm de espesor en el medio y una capa en el otro lado. Un Sigate de 20 nm de espesor, el principio de funcionamiento es conducir Li + para transferir desde la vía conductora al electrodo de puerta aplicando un voltaje en el electrodo de puerta, controlando así la concentración de Li + en la vía conductora y durante el proceso de Li + migrando fuera de LiCoO2, LiCoO2 completó la transición de un aislante a un conductor de metal para lograr el propósito de controlar la conductividad de la ruta conductora. La principal razón para elegir LiCoO2 es su buena estabilidad en electrolitos sólidos y su buen rendimiento de reciclaje. El estado de conmutación de LISTA se puede mantener durante semanas o incluso meses. Aunque el interruptor eventualmente se apagará debido a la autodescarga, se puede controlar bien aumentando la barrera de difusión. De hecho, la tecnología actual ya puede controlar la tasa de autodescarga de LISTA a un nivel de <UNK> 3 <UNK> / año, y las redes neuronales generalmente no requieren tiempo de almacenamiento de hasta 10 años. Generalmente, la información en la red de almacenamiento se reescribe cada semana. Por lo tanto, el rendimiento actual de LISTA ya puede cumplir con los requisitos existentes. La prueba de lectura y escritura demostró que con una capacidad de 10 <UNK>, LISTA tiene una vida útil de 100.000 veces, lo que básicamente cubre las necesidades de las redes neuronales artificiales, y puede mejorar aún más el rendimiento de reciclaje de LISTA aumentando el grado de cristal de el polo positivo y reduciendo el espesor. Además, LISTA tiene la relación señal / ruido más alta en componentes de almacenamiento de corriente y es muy adecuado para su aplicación en redes neuronales artificiales.

EliotJ. El trabajo de Fuller ha creado una nueva idea para el desarrollo de memoria de baja potencia, bajo ruido y alta linealidad requerida por redes neuronales artificiales, utilizando las ventajas de Li + de barreras de baja dispersión y baja energía de activación en LiCoO2. Se desarrolló una memoria LISTA de alto rendimiento con un consumo de energía extremadamente bajo, que mejoró en gran medida la eficiencia del consumo de energía del almacenamiento de información a gran escala, contribuyó al desarrollo de redes neuronales artificiales y también fue otra contribución importante de las baterías de iones de litio a la desarrollo de la ciencia y la tecnología humanas.

Referencias:

Transformada sintética de iones de litio Lowe Power Analyzing, Adv. Mater. 2016, ElliotJ. Fuller, et. Alabama

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