Вчені знайшли можливість створити штучний синапс для вирішення завдань подібно до мислювального процесу людини. Сьогодні для цього пропонується безліч варіантів і один з найперспективніших бачиться в сегнетоелектриках. На таких матеріалах вже років 20 випускається пам'ять FeRAM, а нове дослідження показує, як зробити елементи пам'яті атомарної товщини і наблизитися до нейроморфних обчислень в обсязі процесора.
У серійно випущеній пам'яті FeRAM перемикаючий елемент зазвичай виконаний з п'єзокераміки, а саме цирконат-титанату свинцю (PZT). Властивості матеріалу зберігати поляризацію навіть після зняття зовнішнього керуючого сигналу - електромагнітного поля - додає пам'яті FeRAM її найважливіша властивість енергонезалежності. Вона зберігає дані навіть при вимкненому харчуванні. Для імітації роботи мозку - це вкрай важливо. Але в нинішньому вигляді комірка FeRAM занадто велика і «мозок» з її використанням буде дуже і дуже великий.
Для виготовлення штучних синапсів зручні тонкоплінкові структури товщиною в кілька атомів - це дасть малі розміри, високу щільність і низьке енергоспоживання. З'ясувалося, що досить перспективним сегнетоелектричним матеріалом для тонкоплінкових штучних синапсів є оксид гафнію (HfO2). Цей матеріал чудово осаджується з газового середовища з використанням сучасних методів створення тонкоплінкових структур з високою точністю і під надійним контролем. Температури процесів створення плівок сумісні з техпроцесами КМОП (CMOS) і не спалять елементи чіпа в процесі виготовлення мікросхем.
Певна проблема була в тому, що сегнетоелектричні властивості HfO2 відносно нестабільні, але добавка в до нього цирконію (Zr) вирішила цю проблему. Тим самим з'єднання оксид гафнію-цирконію (HZO) виявилося одним з сильних кандидатів для виготовлення пам'яті з використанням сегнетоелектриків і обіцяє революцію в області обчислень пам'яті.
