Ten dysk może pracować w temperaturze 600°C. Nowe odkrycie naukowców
Ekstremalne warunki wymagają innowacyjnych rozwiązań technologicznych. Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii stworzyli pamięć ferrodiodową, która może pracować w temperaturze 600 st. Celsjusza, co stanowi przełom w dziedzinie przechowywania danych w trudnych warunkach.
Rozwiązanie Uniwersytetu Pensylwanii
Zwykłe dyski półprzewodnikowe są projektowane do działania w standardowych warunkach. Kiedy temperatura znacząco wzrasta, elektrony przechowujące dane stają się niestabilne i zaczynają uciekać. To prowadzi do awarii urządzenia i utraty danych.
Aby zaradzić temu problemowi, naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii opracowali pamięć na bazie nieulotnych diod ferroelektrycznych, zwanych ferrodiodami, które są wyjątkowo odporne na wysokie temperatury. Szczegóły tego projektu zostały opisane w artykule "A scalable ferroelectronic non-volatile memory operating at 600 °C" opublikowanym w czasopiśmie "Nature".
Konstrukcja i materiały
Pamięć wykorzystuje konstrukcję typu metal-izolator-metal, z elektrodami niklowymi i platynowymi. Kluczowym elementem jest cienka warstwa (45 nm) zsyntetyzowanego azotku glinu i skandu (AlScN). Materiał ten zapewnia wyjątkowe właściwości dzięki zdolności do utrzymywania stanu elektrycznego ("włączenia" lub "wyłączenia" reprezentującego jedynki i zera danych cyfrowych) po usunięciu zewnętrznego pola elektrycznego, nawet w bardzo wysokich temperaturach.
Grubość tej warstwy jest kluczowa. Dhiren Pradhan, doktor pracujący w laboratoriach nad nową pamięcią, wyjaśnił, że jeśli warstwa jest zbyt cienka zwiększona aktywność prowadzi do dyfuzji i degradacji materiału. Z kolei zbyt gruba warstwa uniemożliwia przełączanie ferroelektryczne, ponieważ napięcie przełączania skaluje się wraz z grubością, co ogranicza zastosowanie w praktycznych warunkach. Z tego powodu laboratorium Pradhana i laboratorium Roya Olssona przez wiele miesięcy pracowały nad znalezieniem odpowiedniej grubości warstwy.
Testy w ekstremalnych warunkach
Pamięć ferrodiodowa została przetestowana w ekstremalnych warunkach – działała przez ponad 60 godzin w temperaturze 600°C.
Nowa technologia może być wykorzystana w urządzeniach pracujących w ekstremalnych temperaturach. Deep Jariwala z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Pensylwanii, w rozmowie z serwisem Penn Today, zaznaczył, że urządzenia pamięciowe zdolne do pracy w wysokich temperaturach mogą znaleźć zastosowanie w rozmaitych dziedzinach: od głębokich odwiertów na Ziemi po eksplorację kosmosu. Jariwala podkreślił, że nowa pamięć nie tylko ulepsza istniejące urządzenia, ale także otwiera nowe możliwości w nauce i technologii.
Inne możliwości zastosowania
Deep Jariwala wskazał również, że pamięć ferrodiodowa może usprawnić układy oparte na węgliku krzemu, umożliwiając integrację przetwarzania i przechowywania danych na jednym chipie. Określił to mianem "obliczeń wspomaganych pamięcią", co powinno przyspieszyć procesy związane z przetwarzaniem dużych ilości danych w trudnych warunkach, wspierając rozwój sztucznej inteligencji.