Ultraszybka pamięć PoX Flash to przełom stworzony przez chińskich naukowców

Zespół naukowców z Uniwersytetu Fudan w Szanghaju, kierowany przez Zhou Penga i Liu Chunsena, dokonał przełomowego odkrycia w dziedzinie układów scalonych. 

Dzięki opracowaniu nowatorskiego, quasi-dwuwymiarowego modelu Poissona badaczom udało się teoretycznie przewidzieć i potwierdzić zjawisko nazwane „superinjection”, czyli mechanizm, który łamie dotychczasowe ograniczenia szybkości zapisu i odczytu danych w pamięciach półprzewodnikowych. Efektem tej pracy jest stworzenie pamięci błyskowej PoX Flash, której szybkość sięga 400 pikosekund, co odpowiada nawet 2,5 miliarda operacji na sekundę. To obecnie najszybsza znana technologia przechowywania ładunku w półprzewodnikach.

Dzięki opracowaniu nowatorskiego, quasi-dwuwymiarowego modelu Poissona badaczom udało się teoretycznie przewidzieć i potwierdzić zjawisko nazwane „superinjection”.

Nowa era pamięci: superszybkie, energooszczędne i kompaktowe

W dobie rosnących wymagań sztucznej inteligencji i przetwarzania ogromnych ilości danych, barierą dla dalszego rozwoju stała się wydajność pamięci masowej. Idealna pamięć musi spełniać jednocześnie trzy kluczowe kryteria: szybkość, niskie zużycie energii oraz wysoką pojemność. Dotychczas jednak próby zwiększenia wydajności wiązały się z kompromisami.

Nowe podejście zespołu z Fudan polegało na gruntownej rewizji fundamentalnych założeń dotyczących działania tranzystorów pływających, będących podstawowym elementem pamięci flash. Tradycyjnie, aby przyspieszyć wstrzykiwanie elektronów do warstwy przechowującej dane, dążono do ich „rozbiegu” w kanale tranzystora, co było ograniczane przez fizyczną strukturę półprzewodnika i rozkład pola elektrycznego.

Nowa metoda opiera się na unikalnych właściwościach materiałów dwuwymiarowych (2D), takich jak struktura energetyczna Diraca oraz balistyczny transport ładunku. Poprzez precyzyjne sterowanie długością Gaussa kanału 2D, udało się osiągnąć superinjection, czyli zjawisko umożliwiające natychmiastowe i bezstratne wstrzyknięcie elektronów do warstwy magazynującej dane, bez potrzeby rozbiegu i bez ograniczeń dotychczasowego punktu krytycznego wstrzykiwania.

To rozwiązanie pozwoliło zespołowi stworzyć pamięć PoX, której parametry już dziś przewyższają najlepsze dostępne technologie, w tym najszybsze pamięci ulotne, takie jak SRAM, na tym samym poziomie technologicznym.

Rewolucja architektury komputerowej

Znaczenie tego przełomu wykracza daleko poza samą pamięć flash. Dzięki porównywalnej prędkości przechowywania i przetwarzania danych, PoX Flash może położyć kres podziałowi na pamięć operacyjną i masową, prowadząc do całkowicie nowych architektur komputerowych. W przyszłości komputery osobiste mogą funkcjonować bez klasycznego systemu pamięci hierarchicznej, co umożliwi lokalne wdrażanie dużych modeli AI, bez potrzeby korzystania z chmury.

Chińska ofensywa technologiczna

PoX Flash to nie tylko krok milowy dla nauki, ale także potencjalna dźwignia dla Chin w walce o dominację w kluczowych technologiach nowej ery: sztucznej inteligencji, przetwarzaniu w chmurze i inżynierii komunikacyjnej. Zespół planuje w ciągu najbliższych 3–5 lat zintegrować układy o pojemności rzędu dziesiątek megabitów i udostępnić je do komercjalizacji. Jeśli te plany się powiodą, PoX Flash może stać się jednym z fundamentów przyszłych systemów obliczeniowych, a Uniwersytet Fudan pionierem kolejnej rewolucji cyfrowej.