Naukowcy opracowali pamięci, które wytrzymują temperaturę topnienia skał

Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii (UPenn) opracowali nowy odporny na ciepło rodzaj pamięci, które może działać w temperaturach sięgających 1600 stopni Celsjusza, wystarczających nawet do stopienia skały. Dzięki temu urządzenie może być używane w niezwykle wymagających środowiskach, a pewnego dnia może pomóc w zasilaniu sztucznej inteligencji na Wenus.

Obecne materiały wykorzystywane do produkcji pamięci uchodzą raczej za wrażliwe na ciepło, dlatego elektronika, jak smartfony, potrafi odmawiać posłuszeństwa w upalne dni. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem temperatury elektrony z pamięci uciekają, co prowadzi do utraty informacji i awarii urządzenia. Jeśli będziemy dostarczać za dużo ciepła, urządzenie nigdy się nie zregeneruje - naukowcy mają jednak rozwiązanie tego problemu. 

Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii opracowali nowy odporny na ciepło rodzaj pamięci, które może działać w temperaturach sięgających 1600 stopni Celsjusza.

Nowe  pamięci nieulotne

Zespół badawczy kierowany przez Deep Jariwalę i Roya Olssona, profesorów nadzwyczajnych w Szkole Inżynierii i Nauk Stosowanych na UPenn, opracował pamięć nieulotną (NVM), która nie zawodzi, gdy temperatura przekracza 200 stopni Celsjusza.

Pamięć nieulotna jest stosowana w urządzeniach pamięci masowej, takich jak pamięć flash, w której można przechowywać informacje bez działającego zasilania. Odporność na wysoką temperaturę nowej pamięci NVM wynika z materiału zwanego ferroelektrycznym azotkiem aluminium i skandu (AlScN).

„Struktura krystaliczna AlScN zapewnia również znacznie stabilniejsze i silniejsze wiązania między atomami, co oznacza, że ​​jest nie tylko odporny na ciepło, ale także dość trwały” – powiedział Dhiren Pradhan, badacz ze stopniem doktora w laboratoriach Jariwala i Olsson. „Co więcej, konstrukcja i właściwości naszego urządzenia pamięci pozwalają na szybkie przełączanie między stanami elektrycznymi, co ma kluczowe znaczenie dla szybkiego zapisu i odczytu danych”.

Urządzenie ma strukturę metal-izolator-metal z elektrodami niklowymi i platynowymi oraz cienką warstwą AlScN o grubości 45 nm, około 1800 razy cieńszą od przeciętnego ludzkiego włosa. Badacze potrzebowali miesięcy, aby uzyskać grubość, która zapewni wydajność pamięci w wysokich temperaturach, ale jednocześnie nie zdegraduje się pod wpływem aktywności.

Naukowcy wykazali również, że urządzenie przechodzi milion cykli odczytu i zapisu i utrzymuje stabilny współczynnik włączenia/wyłączenia przez ponad sześć godzin, co według nich jest bezprecedensowe w przypadku NVM.

AI na Wenus

Nowe pamięci są także konstrukcyjnie kompatybilne z wysokotemperaturowymi urządzeniami z węglika krzemu, przeznaczonymi do pracy w ekstremalnych temperaturach. Oprócz zbudowania urządzenia, które będzie mogło służyć do eksploracji przestrzeni pozaziemskiej, naukowcy są pewni, że będzie ono w stanie wypełnić luki w istniejących architekturach obliczeniowych.

Na przykład oddzielenie jednostki przetwarzającej i pamięci jest nieefektywne, ponieważ dane muszą podróżować między tymi komponentami. Może to prowadzić do powstania wąskiego gardła, jak ma to miejsce obecnie w przypadku ogromnych ilości danych przetwarzanych w celu opracowania modeli sztucznej inteligencji.

„Stabilność naszego urządzenia pamięci może umożliwić ściślejszą integrację pamięci i procesora, zwiększając szybkość, złożoność i wydajność obliczeń. Nazywamy to „obliczeniami wspomaganymi pamięcią” i współpracujemy z innymi zespołami, aby przygotować grunt pod sztuczną inteligencję w nowych środowiskach” – dodał Jariwala w komunikacie prasowym.