Naukowcy opracowali pamięć, która może pracować w naprawdę ekstremalnych temperaturach

Tradycyjna pamięć DDR działa w ściśle określonym zakresie temperatur, zazwyczaj do około 100 stopni Celsjusza. Przekroczenie tego limitu prowadzi do potencjalnej utraty danych i zjawiska throttlingu termicznego. Tymczasem naukowcy z Uniwersytetu Michigan opracowali nową architekturę pamięci, która działa w zupełnie innych warunkach — jej minimalna temperatura robocza to aż 250 stopni Celsjusza, a może działać nawet w ekstremalnych warunkach sięgających 600 stopni Celsjusza (ponad 1 100 stopni Fahrenheita).

Jak działa nowy typ pamięci

Nowa pamięć wykorzystuje właściwości znane z technologii baterii, aby przechowywać dane w ekstremalnych warunkach termicznych. Proces zapisu danych opiera się na przesuwaniu ujemnie naładowanych atomów tlenu między dwoma warstwami pamięci: półprzewodnikowym tlenkiem tantalu i metalicznym tantalem.

Atomami tlenu sterują trzy elektrody wykonane z platyny. Działają one jak kontroler ruchu, przesuwając atomy między dwoma warstwami. Proces ten przypomina ładowanie i rozładowywanie baterii — elektrody decydują, czy atomy tlenu mają zostać "wciągnięte" do tlenku tantalu, czy też "wypchnięte" z powrotem.

Nowa pamięć wykorzystuje właściwości znane z technologii baterii, aby przechowywać dane w ekstremalnych warunkach termicznych.

Zapis danych w ekstremalnych warunkach

Tlenek tantalu pełni w tej pamięci kluczową rolę, ponieważ jego zawartość tlenu decyduje, czy działa jako izolator, czy jako przewodnik. Dzięki temu może reprezentować cyfrowe stany "0" i "1", co pozwala na zapis danych poprzez przełączanie się między dwoma różnymi stanami napięcia.

W przeciwieństwie do tradycyjnych pamięci, które wykorzystują ruch elektronów, nowa pamięć opiera się na atomach tlenu, które są znacznie bardziej odporne na wysokie temperatury. Elektrony stają się trudne do kontrolowania w wysokich temperaturach ze względu na fizyczne ograniczenia związane z przepływem prądu. Atomy tlenu natomiast nie podlegają tym samym ograniczeniom, co otwiera nowe możliwości w konstrukcji pamięci.

Praktyczne wyzwania

Jednym z wyzwań związanych z nową pamięcią jest konieczność osiągnięcia minimalnej temperatury roboczej. Może to wymagać wbudowanych grzałek, które doprowadzą urządzenie do odpowiedniej temperatury przed rozpoczęciem pracy. To rozwiązanie przypomina sposób działania silników spalinowych, które również wymagają osiągnięcia określonej temperatury, aby działały z maksymalną wydajnością.

Pomimo tych wymagań, badania wykazały, że informacja może być przechowywana w tej pamięci przez ponad dobę w temperaturze powyżej 600 stopni Celsjusza, co czyni ją wyjątkowo odporną i trwałą.

Naukowcy podkreślają, że nowa pamięć jest bardziej energooszczędna w porównaniu z alternatywnymi technologiami, takimi jak pamięci ferroelektryczne czy nanoluki w elektrodach platynowych. Zawdzięcza to swojej unikalnej konstrukcji i sposobowi wykorzystania atomów tlenu do przechowywania danych.

Nowa technologia pamięci opracowana na Uniwersytecie Michigan otwiera drogę do zastosowań w ekstremalnych środowiskach, takich jak przemysł kosmiczny, lotniczy czy energetyczny.