Американские ученые создали память, способную работать при температуре 700°C

Ученые из Университета Южной Калифорнии (г.ОСК) разработали новый тип электронного устройства хранения данных — мемристор, способный надежно работать при экстремально высоких температурах.

Традиционная электроника выходит из строя уже при 200°C, но созданный учёными элемент сохранил свою функциональность и при 700°C — температуре, превышающей температуру плавления лавы.

Исследования показали, что устройство не выходит из строя даже при максимальной температуре нагрева, на которую рассчитано испытательное оборудование. Ученые убеждены, что элемент мог продолжать нагреваться, не теряя при этом своих рабочих свойств. Интересно также отметить, что открытие было сделано случайно, как это часто бывает в науке: ученые искали одно, а наткнулись на совсем другое.

Конструкция мемристора, предложенная исследовательской группой, представляет собой вольфрамовый «сэндвич» (верхний электрод), оксид гафния (керамический слой) и графен (нижний слой). Графен оказался ключевым элементом: химический состав его поверхности предотвращает присоединение атомов вольфрама, что предотвращает короткое замыкание через керамический слой и деградацию устройства. Ученые описали это как контакт воды с нефтью – своего рода гидрофобный эффект.

Эксперименты показали, что представленный мемристор способен хранить данные без обновления более 50 часов, выдерживать более 1 миллиарда циклов переключения, работать при напряжении всего 1,5В и обеспечивать скорость работы в десятки наносекунд. Случайное открытие, подтвержденное при детальном анализе с помощью электронной микроскопии, спектроскопии и квантового моделирования, также указало на перспективы использования элемента в составе высокотемпературных электронных устройств.

Таким образом, новое устройство открывает перспективы применения в условиях, где обычная электроника неприменима: на поверхности Венеры, в глубоком бурении для получения геотермальной энергии, в ядерных и термоядерных установках, а также в автомобильной промышленности. Помимо хранения данных, мемристор также способен выполнять матричное умножение — базовую операцию в системах искусственного интеллекта. Это делается напрямую, благодаря основным законам физики, в частности с помощью измерения постоянного тока и закона Ома, что радикально снижает энергопотребление и ускоряет вычисления по сравнению с традиционными процессорами.

Ученые признают, что хотя до создания высокотемпературного «компьютера» еще далеко (требуется соответствующая логика и другие компоненты), создание высокотемпературной памяти уже охватывает одно из ключевых направлений. Кроме того, исследователи основали стартап TetraMem для коммерциализации созданных ими мемристоров в чипах искусственного интеллекта, работающих при комнатной температуре, используя это решение для широко востребованных матричных вычислений.