MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Ученые из Университета Южной Калифорнии (USC) разработали новый тип электронного устройства памяти — мемристор, способный надёжно работать при экстремально высоких температурах. Традиционная электроника выходит из строя уже при 200 °C, однако созданный учёными элемент сохранял работоспособность при 700 °C — температуре, превышающей точку плавления лавы!
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews
Исследование показало, что устройство не разрушается даже при максимальной температуре нагрева, на которую было рассчитано оборудование для испытаний. Учёные уверены, что элемент можно было бы продолжить нагревать, и он не потерял бы своих рабочих свойств. Также интересно отметить, что открытие было сделано случайно, как часто бывает в науке: искали одно, а наткнулись на другое.
Конструкция предложенного коллективом исследователей мемристора представляет собой «сэндвич» из вольфрама (верхний электрод), оксида гафния (керамическая прослойка) и графена (нижний слой). Графен — одноатомный слой углерода — оказался ключевым элементом: его поверхностная химия предотвращает закрепление атомов вольфрама, что исключает короткое замыкание через керамический слой и деградацию устройства. Учёные описали это как контакт воды с маслом — своего рода гидрофобный эффект.
Эксперименты показали, что представленный мемристор способен хранить данные без обновления более 50 часов, выдерживать свыше миллиарда циклов переключения, работать при напряжении всего 1,5 В и обеспечивать скорость операций на уровне десятков наносекунд. Случайное открытие, подтверждённое при детальном анализе с помощью электронной микроскопии, спектроскопии и квантовых симуляций, также указало на перспективы использования элемента в составе высокотемпературных электронных устройств.
Тем самым новое устройство открывает перспективы для применения в условиях, где обычная электроника неприменима: на поверхности Венеры, при глубоком бурении для геотермальной энергетики, в ядерных и термоядерных установках, а также в автомобильной промышленности. Кроме хранения данных, мемристор способен выполнять матричное умножение — основную операцию в системах искусственного интеллекта. Это происходит напрямую, в силу базовых законов физики, в частности с использованием прямых измерений тока и закона Ома, что радикально снижает энергопотребление и ускоряет вычисления по сравнению с традиционными процессорами.
Учёные признают, что хотя до создания высокотемпературного «компьютера» ещё далеко (требуется соответствующая логика и другие компоненты), создание высокотемпературной памяти уже закрывает одно из ключевых направлений. Кроме того, исследователи основали стартап TetraMem для коммерческого продвижения созданных ими мемристоров в ИИ-чипы для работы при комнатной температуре, используя это решение для широко востребованных матричных вычислений.
Источник:
