Инновационный чип памяти хранит данные всего на одном электроне
Каждый раз, когда вы отправляете сообщение со смартфона, делаете фотографию или публикуете что-то в социальных сетях, бесчисленные электроны выполняют невидимую работу, обрабатывая данные и сохраняя информацию. Новому чипу для хранения данных достаточно всего одного электрона.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
Китайские ученые продемонстрировали двумерный чип флеш-памяти, который способен улавливать одиночный электрон при комнатной температуре, что резко снижает энергию, необходимую для обработки данных. Устройство получило название «Guiyi», что в китайском буддизме означает «возврат к единице». Это отсылка к тому, что один электрон представляет собой теоретический минимум для передачи одного бита информации — своего рода «святой Грааль полупроводниковой индустрии».
«Наши требования к скорости хранения, емкости, энергоэффективности и стабильности в эпоху искусственного интеллекта достигли нового уровня», — говорит соавтор исследования, инженер из Университета Фудань Чунсен Лю. «Возможность хранить один бит информации путем изменения состояния одного электрона значительно снизит энергопотребление и проложит путь к гораздо большей емкости хранения».
Попытки хранить данные с помощью одного электрона предпринимались еще в конце 1990-х годов, но сигнал, который создавался при захвате электрона, был слишком слабым для четкого считывания. Ученые сравнивают это с попыткой обнаружить рябь от одной капли дождя, упавшей в водохранилище.
Чтобы решить эту проблему, команда спроектировала структуру чипа Guiyi таким образом, чтобы перед плавающим затвором — ловушкой, которая может удерживать электроны и где данные сохраняются даже после отключения питания, — располагался слой графена. Электроны могут двигаться через одноатомную гексагональную решетку графена с очень низким сопротивлением и на высокой скорости с минимальными потерями энергии. Этот слой позволяет электронам ускоряться перед прыжком в плавающий затвор, где они затем захватываются.
Результатом стал более мощный электрический импульс от одного пойманного электрона, который производил сигнал в 0,5 вольта — в 10 раз сильнее, чем в предыдущих попытках работы с одиночными электронами. По словам Лю, Guiyi позволит данным быстрее перемещаться между вычислительными блоками и блоками хранения, что значительно сократит задержки при передаче данных, улучшит эффективность вычислений и поможет расширить применение ИИ в различных отраслях.
Однако эксперты предупреждают, что реальная проблема может заключаться в масштабировании технологии. Профессор Бристольского университета Эндрю Хамфрис отметил, что «научный прорыв может изменить индустрию только тогда, когда его можно надежно, повторяемо и экономически эффективно воспроизводить». Тем не менее, команда Чжоу Пэна из Университета Фудань уже планирует коммерческое применение технологии в ближайшие три-пять лет.
Ранее ученые разработали инновационный чип с ИИ: он работает как человеческий мозг.
Оперативная памятьПроцессорПоделиться
