Văn phòng Sáng chế và Nhãn hiệu Mỹ đã cấp Bằng sáng chế Mỹ số US 12,670,378 B2 cho sáng chế mang tên “Memristor Structures with Analog Switching Characteristics and Method for Fabricating the Same”, liên quan đến cấu trúc memristor có đặc tính chuyển mạch tương tự và phương pháp chế tạo.

Sáng chế do PGS.TS Phạm Kim Ngọc và ThS Phạm Phú Quân, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM; GS.TS Phan Bách Thắng, Trường Đại học Khoa học Sức khỏe, ĐHQG-HCM; và PGS.TS Nguyễn Trần Thuật, Viện Bán dẫn và Vật liệu Tiên tiến, ĐHQG Hà Nội thực hiện.

Một trong những điểm đáng chú ý của sáng chế là việc phát triển cấu trúc memristor trên nền vật liệu oxit crom. Hướng tiếp cận này khác với nhiều nghiên cứu quốc tế tập trung vào các hệ vật liệu oxit kim loại như TiO₂, HfOₓ hoặc TaOₓ.

Memristor được xem là linh kiện có tiềm năng trong các kiến trúc phần cứng thế hệ mới nhờ khả năng mô phỏng hoạt động của các khớp thần kinh sinh học. Không chỉ lưu trữ trạng thái điện trở, memristor còn có thể tham gia xử lý tín hiệu, qua đó phù hợp với các kiến trúc tính toán trong bộ nhớ và tính toán mô phỏng thần kinh.

Trong sáng chế được bảo hộ tại Mỹ, nhóm nghiên cứu đề xuất một nền tảng vật liệu có khả năng kết hợp với nhiều lớp oxit và điện cực kim loại khác nhau. Cách tiếp cận này mở rộng khả năng thiết kế linh kiện, hướng tới các memristor có đặc tính chuyển mạch ổn định, đa trạng thái và đáp ứng yêu cầu của các hệ thống trí tuệ nhân tạo.

Sự phát triển của các mô hình trí tuệ nhân tạo đang đặt ra yêu cầu ngày càng lớn về năng lực tính toán và hiệu quả sử dụng năng lượng. Trong kiến trúc máy tính truyền thống, dữ liệu phải liên tục di chuyển giữa bộ nhớ và bộ xử lý, dẫn đến độ trễ và tiêu hao năng lượng.

Các kiến trúc tính toán dựa trên memristor có thể hướng tới việc xử lý dữ liệu ngay tại nơi lưu trữ. Cách tiếp cận này có tiềm năng góp phần giảm quá trình di chuyển dữ liệu, qua đó cải thiện tốc độ xử lý và hiệu quả năng lượng của hệ thống.

Việc sáng chế của 4 nhà khoa học Việt Nam được cấp bằng bảo hộ tại Mỹ vì vậy không chỉ có ý nghĩa về mặt sở hữu trí tuệ, mà còn cho thấy tiềm năng nghiên cứu trong nước đối với những hướng công nghệ lõi của lĩnh vực bán dẫn.

Bằng sáng chế cũng tạo cơ sở cho các hoạt động hợp tác nghiên cứu, chuyển giao công nghệ và thương mại hóa kết quả nghiên cứu trong tương lai, đặc biệt trong các lĩnh vực phần cứng trí tuệ nhân tạo và hệ thống tính toán hiệu năng cao.

Phạm Tài