Команда дослідників Університету Фудань у Шанхаї під керівництвом професора Чжоу Пенга представила прорив у галузі електроніки — двовимірну флеш-пам’ять, здатну функціонувати при кімнатній температурі, використовуючи лише один електрон замість традиційних 200 тисяч. Це відкриття суттєво скорочує енергетичні витрати на обробку інформації та створює передумови для запуску моделей штучного інтелекту безпосередньо на мобільних пристроях.
Як працює революційна технологія графенового чипу
Сучасні системи оперативної пам’яті розраховані на двійкове кодування і захист від перетворення даних на шум. Для цього мікросхемам необхідні великі скупчення електронів — по 200 тисяч на один біт інформації. Зменшення цієї кількості дало б змогу обробляти більше даних локально, замість перенаправлення на центри обробки даних.
Головна складність полягала в тому, щоб виявити сигнал від одного електрона серед шуму — подібно пошуку брижів від однієї краплі води в озері. Команда Чжоу розв’язала цю проблему, спроектувавши двовимірний флеш-чип на основі надтонкого графену. Конструкція змінила геометрію енергетичного бар’єру так, що електрони залишалися в пастці, а сигнал від одного електрона посилювався до чіткого імпульсу в 0,5 вольта — порівняно з десятками мілівольт в інших дослідницьких системах.
Filosofія «Гуйї» — повернення до основ
Натхнення для розробки графенового чипу команда знайшла в давній китайській буддійській максимі, яка стверджує, що маленьке гірчичне зернятко може вмістити гору Сумеру, а всі великі істини поєднуються в єдине. За цим принципом дослідники назвали технологію «Гуйї» — «повернення до одного».
Крім демонстрації зберігання даних на одному електроні, метод підтвердив явища квантування напруги програмування та самообмежувального програмування. Ці квантові ефекти забезпечують точний запис і зчитування окремих квантових станів, що потенційно збільшує інформаційну ємність одного чіпу.
Шлях до комерціалізації та майбутні перспективи
Очікуючи на трансформаційний вплив технології на індустрію зберігання даних, дослідники поспішають з впровадженням на ринок. Профеcор Чжоу планує заснувати компанію ще у поточному році з метою комерціалізації розробки протягом п’яти років. Технологія повинна пройти етап масового виробництва, після чого вона здатна переквалифікувати існуючі підходи в галузі.
Команда Чжоу вже продемонструвала компетентність у розробці пам’яті:
- У квітні минулого року представлена PoX — найшвидше у світі енергонезалежне сховище;
- Через шість місяців запропонована платформа Changying для інтеграції атомних чипів;
- Changying дозволяє комбінувати PoX з кремнієвим обладнанням, створюючи перший гібридний двовимірний кремнієвий флеш-чип.
Якщо масштабування для серійного виробництва вдасться, графеновий чип стане основою наступного покоління надпродуктивної, але енергоефективної пам’яті. Це відкриє дверь до компактніших пристроїв, здатних виконувати складні обчислення без значного зростання енергоспоживання, та дозволить штучному інтелекту працювати на смартфонах із мінімальними витратами енергії.
