Ekstremalne warunki wymagają zaprojektowania ekstremalnego sprzętu. Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii opracowali pamięć ferrodiodową, która może pracować w temperaturze 600 stopni Celsjusza.
Zwykłe, domowe dyski półprzewodnikowe pozwalają przechowywać dane w standardowych warunkach. Problem pojawia się w ekstremalnych sytuacjach - wraz ze wzrostem temperatury, elektrony przechowujące dane stają się niestabilne i zaczynają uciekać, co prowadzi do awarii urządzenia i utraty informacji.
Jak temu zaradzić? Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii opracowali nośnik na bazie nieulotnych diod ferroelektrycznych (ferrodiód), które wyróżniają się wyjątkową wytrzymałością na wysokie temperatury. Szczegóły projektu opisano w artykule “A scalable ferroelectronic non-volatile memory operating at 600 °C.” w czasopiśmie Nature.
Pamięć do ekstremalnych zastosowań
Pamięć wykorzystuje konstrukcję typu metal-izolator-metal, zawierającej elektrody niklowe i platynowe. Naukowcy zastosowali tutaj cienką warstwę (45 nm) zsyntetyzowanego azotku glinu i skandu (AlScN). Naukowcy wyjaśniają, że materiał zapewnia wyjątkowe właściwości ze względu na jego zdolność do utrzymywania danego stanu elektrycznego („włączenia” lub „wyłączenia” - reprezentującego jedynki i zera danych cyfrowych) po usunięciu zewnętrznego pola elektrycznego, przy znacznie wyższych temperaturach i innych pożądanych właściwościach.
Grubość dodatkowej warstwy ma tutaj istotne znaczenie:
"Jeśli jest zbyt cienka, zwiększona aktywność może prowadzić do dyfuzji i degradacji materiału. Jeśli jest zbyt gruba, nie ma przełączania ferroelektrycznego, którego szukaliśmy, ponieważ napięcie przełączania skaluje się wraz z grubością i istnieje ograniczenie w praktycznych środowiskach operacyjnych. Tak więc moje laboratorium i laboratorium Roya Olssona pracowały razem przez wiele miesięcy, aby znaleźć tę grubość" - mówi Dhiren Pradhan, doktor pracujący w laboratoriach, które opracowały nowy typ pamięci.
Pamięć ferrodiodowa została przetestowana przez naukowców w iście ekstremalnych warunkach - sprzęt działał przez ponad 60 godzin w temperaturze 600°C
Rewolucja w ekstremalnym sprzęcie
Nowa pamięć może znaleźć zastosowanie w urządzeniach pracujących w ekstremalnie wysokich temperaturach.
"Od głębokich odwiertów na Ziemi po eksplorację kosmosu, nasze wysokotemperaturowe urządzenia pamięciowe mogą prowadzić do zaawansowanych obliczeń, w których inne urządzenia elektroniczne i pamięciowe zawodzą. Nie chodzi tylko o ulepszanie urządzeń. Chodzi o umożliwienie nowych granic w nauce i technologii" - powiedział Deep Jariwala z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Pensylwanii dla serwisu Penn Today.
Nowa technologia może znaleźć inne zastosowania. Deep Jariwala twierdzi, że pamięć ferrodiodowa może pomóc ulepszać układy na bazie węglika krzemu, co pozwoli na integrację sprzętu przetwarzającego i pamięciowego na tym samym chipie. Naukowiec nazywa to "obliczeniami wspomaganymi pamięcią" - taka technologia powinna pomóc w obliczeniach AI przetwarzających duże ilości danych w trudnych warunkach.
Źródło: Tom's Hardware, Penn Today