Пекельна пам’ять: вчені створили чіп, який працює при 700 градусах
Поки ваш ноутбук починає істерично крутити вентиляторами вже при 80 градусах, вчені з Університету Південної Каліфорнії (University of Southern California) вирішили, що стандартні температурні ліміти — це лише рекомендація. Вони розробили модуль пам'яті, який спокійно витримує 700 градусів за Цельсієм. І це не теоретична межа: пристрій, ймовірно, витримав би й більше, але в лабораторії просто закінчився запас міцності у вимірювального обладнання.
Технічно цей винахід є мемристором — пристроєм, який здатний одночасно зберігати інформацію та виконувати обчислення. Це робить його ідеальним кандидатом для створення енергоефективних систем штучного інтелекту, які зможуть працювати в умовах, де звичайна кремнієва електроніка перетворюється на марну купу брухту. Професор Джошуа Янг (Joshua Yang) без зайвої скромності називає це досягнення найкращим серед усіх продемонстрованих високотемпературних пристроїв пам'яті.
Секрет у «бутерброді»
Неймовірна жаростійкість була досягнута завдяки специфічній багатошаровій конструкції. Вчені відмовилися від стандартних підходів на користь матеріалів, які зазвичай зустрічаються в аерокосмічній галузі:
- Верхній шар: вольфрам (температура плавлення понад 3400 градусів).
- Середній шар: спеціальна кераміка на основі оксиду гафнію.
- Нижній шар: графен.
Саме графен став тим «секретним інгредієнтом», який врятував конструкцію від самознищення. У звичайних чіпах при сильному нагріванні атоми металу з електродів починають дифундувати (мігрувати) крізь ізоляційний шар. Рано чи пізно вони прокладають собі шлях до протилежного боку, створюючи місток. Це призводить до короткого замикання, і пристрій назавжди залишається в «увімкненому» стані без можливості перезапису. Графен блокує цей процес: атоми вольфраму просто не можуть зачепитися за його поверхню та продовжують безцільно мігрувати вздовж неї, не створюючи замикань.
Це найкраще з коли-небудь продемонстрованих високотемпературних запоминаючих пристроїв. Це можна назвати «революцією» в галузі екстремальної електроніки.
Більше ніж просто витривалість
Під час випробувань чіп зберігав дані понад 50 годин при температурі 700 градусів, що для сучасної мікроелектроніки є фантастичним показником. Важливо, що при цьому він залишався цілком практичним: робоча напруга склала всього 1.5 В, а швидкість операцій вимірювалася десятками наносекунд. Це означає, що таку пам'ять можна інтегрувати в реальні системи без необхідності будувати навколо неї цілу електростанцію для живлення.
Подібні розробки відкривають двері для створення датчиків та обчислювальних модулів, які зможуть працювати всередині реактивних двигунів, глибоко в бурових свердловинах або на поверхні Венері, де середня температура становить близько 460 градусів. Схоже, майбутнє робототехніки для екстремальних умов тепер виглядає трохи менш розплавленим завдяки матеріалознавчим експериментам каліфорнійських вчених.
