Tutkijoiden tavoitteena on pitkään ollut koko tietokoneen ahtaminen yhdelle ainoalle piirille. Stanfordin tutkijoiden johtava tutkimusryhmä esittelikin tällaisen protopiirin ISSCC-konferenssissa San Franciscossa. Piirin keskiössä on uudenlainen haihtumaton muisti.
Tutkijoiden mukaan protopiiri datanprosessointi ja muistit käyttävät alle kymmenesosan siitä energiasta, minkä vastaavat ratkaisut tuhlaavat. Tästä huolimatta piiri kykenee prosessoimaan hyvin monimutkaisia tehtäviä, jotka riittävät esimerkiksi IoT-sovelluksiin mainiosti.
Piiri perustuu pitkälti uuteen Stanfordissa kehitettyyn haihtumattomaan RRAM-muistiin eli resistiiviseen RAM-muistiin. Siinä data voidaan tallentaa muita muisteja tiheämpään ja tehonkulutus on merkittävästi muita ratkaisuja alhaisempi.
RRAM-muistilla on lisäksi yksi lisäetu. Se voidaan valmistaa suoraan CMOS-pohjaisen prosessorin päälle, jolloin sekä datan tallennus että prosessointi voidaan toteuttaa yhdellä ainoalla piirillä. Tämä tekee prosessoinnista nopeampaa ja energiatehokkaampaa, kun tehoa ei kulu datan liikutteluun erillisten piirien välillä.
RRAM ei tietenkään ole uusi muistitekniikka, mutta Stanfordin tutkijat parantelivat sitä. Tyypillisesti muistisoluun voidaan tallentaa kaksi eri arvoa, joko 1 tai 0. RRAM-protopiirissä kehitettiin menetelmä, jolla jokaiseen souun voidaan sijoittaa viisi eri arvoa.
Tutkijat pidensivät myös RRAM-muistin elinikää. Kun dataa kirjoitetaan soluihin jatkuvalla syötöllä, niillä on taipumus ikääntyä, mikä voi aiheuttaa bittivirheitä. Stanfordin tutkijat kehittivät algoritmin, jonka avulla solut pysyvät toimintakunnossa 10 vuoden ajan.
Toteutettu protopiiri on noin lyijykynän päässä olevan pyyhekumin kokoinen, mikä on tietysti liian suuri käytännön IoT-sovelluksiin. Työ jatkuu tekniikan miniatyrisoimiseksi.
