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.

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.