Инженеры из Мичиганского университета работают над созданием новой компьютерной памяти, которая способна функционировать при температуре расплавленного свинца. Технология открывает новые возможности для использования компьютеров в экстремальных условиях, где традиционные кремниевые микросхемы быстро выходят из строя.
Проблема температуры
Современные компьютеры встречаются повсюду: от бытовых устройств до автомобилей и промышленных систем. Например, в среднем автомобиле сейчас установлено около 100 компьютерных блоков, которые управляют различными системами и обрабатывают до 100 миллионов строк кода. Однако по мере расширения сфер применения компьютеров они все чаще оказываются в средах с высокими температурами, что представляет собой серьезную проблему.
Кремниевые микросхемы хорошо работают при комнатной температуре, но при нагревании до 150 °C поток электронов через полупроводники начинает изменяться, что может привести к сбоям и повреждению памяти устройства. Эта проблема особенно актуальна для компьютеров, установленных в двигателях автомобилей, самолетов или на производственных предприятиях. В условиях таких экстремальных сред, как реакторы, литейные цеха и космические зонды, отправляемые к Венере, ситуация становится критической.
Чтобы решить эту проблему, команда из Мичиганского университета разрабатывает память, которая может хранить и переписывать данные при температурах выше 600 °C.
Как это работает?
Новый чип использует полупроводник, состоящий из слоев оксида тантала и металлического тантала с твердым электролитом между ними. В отличие от обычной памяти, где для записи данных перемещаются электроны, в этой технологии используется движение ионов кислорода через платиновые электроды.
По сути, новый метод напоминает работу батареи и является не столько электронной, сколько электрохимической системой. Перемещение ионов кислорода создает участки из металлического тантала, что позволяет слоям действовать как изолятор или проводник, обеспечивая запись информации в виде нулей и единиц.
На данный момент новая память демонстрирует стабильность при высоких температурах и сохраняет данные в течение 24 часов. В отличие от других высокотемпературных решений, эта технология работает при более низких напряжениях. Ученые считают, что в будущем она может быть усовершенствована до способности хранения гигабайтов данных.
По мнению Алека Талина, старшего научного сотрудника департамента химии, горения и материаловедения Национальной лаборатории Сандия, эта разработка может существенно сократить энергопотребление.
"Использование ИИ для мониторинга в экстремальных условиях требует мощных процессоров, потребляющих много энергии. Новые чипы памяти могут обрабатывать часть данных еще до того, как они поступят на ИИ-устройства, снижая общий уровень энергопотребления", — говорит Талин.
Результаты исследования опубликованы в журнале Device.
