Лише один електрон замість 200 тисяч: Китай розробив ультра-компактну 2D-пам'ять на графеновому чипі

Вчені з Університету Фудань у Шанхаї розробили двовимірну флеш-пам’ять, яка може зберігати дані за кімнатної температури, використовуючи лише один електрон. Це суттєво зменшує кількість енергії, необхідної для обробки даних, і потенційно може дозволити моделям штучного інтелекту працювати безпосередньо на смартфонах. Найсучасніші пристрої оперативної пам’яті (RAM), які використовуються сьогодні, створені для двох цілей: зберігати двійкові дані та запобігати їхньому перетворенню на шум.

Читайте также: Витримує до 2400°C: новий китайський сплав обіцяє стати майбутнім для гіперзвукових ракет і ядерних реакторів

Для цього мікросхемам потрібні великі резервуари електронів. За оцінками, для надійного зберігання одного біта інформації необхідно близько 200 000 електронів. Значне зменшення цього показника дозволило б обробляти більше даних локально, а не покладатися на великі центри обробки даних. Ця концепція існує вже тривалий час, і було здійснено багато спроб реалізувати її, однак успіх залишався недосяжним.

Гуйї: повернення до одного

Оскільки пристрої пам’яті є своєрідними резервуарами електронів, виявлення окремого електрона можна порівняти з пошуком брижів від однієї краплі води у великій водоймі. Команда вчених під керівництвом професора мікроелектроніки Чжоу Пенга вирішила цю проблему, розробивши двовимірний флеш-чип із використанням надтонкого графену.

Натхнення для створення чіпа походить від китайської буддійської фрази, яка говорить, що навіть маленьке гірчичне зернятко може вмістити гору Сумеру, а всі великі істини сходяться в єдине ціле. Команда Чжоу назвала свою технологію “Гуйї”, що означає “повернення до одного”. Окрім демонстрації зберігання даних на одному електроні, метод Гуйї допоміг підтвердити явища квантування напруги програмування та самообмежувального програмування.

Що далі?

Ці квантові ефекти можуть забезпечити точний запис і зчитування окремих квантових станів, збільшуючи обсяг інформації, яку можна зберігати на одному чіпі. Оскільки технологія має потенціал докорінно змінити способи зберігання та використання цифрових даних, дослідники прагнуть якнайшвидше вивести її на ринок. Чжоу планує заснувати компанію вже цього року та комерціалізувати розробку протягом наступних п’яти років.

Читайте также: Сценаристів Silent Hill f заохочували читати 200 книг на рік: продюсер гри пояснив, навіщо це було потрібно

Двовимірний чип — не єдина розробка команди Чжоу у сфері пам’яті. У квітні минулого року дослідники представили PoX — найшвидше у світі енергонезалежне сховище даних, а через шість місяців — платформу інтеграції атомних чипів Changying. Changying дозволяє інтегрувати PoX із кремнієвим обладнанням, створюючи перший у світі гібридний двовимірний кремнієвий чип флеш-пам’яті.

Якщо технологію вдасться успішно масштабувати для масового виробництва, вона може стати основою нового покоління наденергоефективної пам’яті. Це відкриє шлях до створення компактніших і продуктивніших електронних пристроїв, здатних виконувати дедалі складніші обчислення без істотного збільшення енергоспоживання.

Читайте также: Повернення до “Темної матерії”: дивіться трейлер другого сезону хітового серіалу на Apple TV

Джерело: Interesting Engineering