Китайски учени създадоха чип за „вечно“ съхранение на данни

Китайски учени обявиха, че са създали иновативен фероелектричен материал, който може да осигури на чиповете за съхранение на данни практически безкрайна продължителност на живота. Този нов вид материал би могъл значително да намали разходите за експлоатация на центровете за данни и да намери приложение в дълбоководните изследвания и космическата индустрия.

Фероелектричните материали се използват широко в производството на чипове за съхранение на данни и сензори, което е особено важно в технологичното противопоставяне между САЩ и Китай.

През 2022 година най-големият китайски производител на чипове за памет Yangtze Memory Technologies беше включен в черния списък на САЩ, което забранява на компанията да закупува американско оборудване за производство на чипове. Това накара Китай да инвестира значителни средства в разработването и производството на собствени технологии, което позволи на страната да навлезе в масовото производство на чипове, разбивайки монопола на чуждестранните производители.

Цените на чиповете памет спаднаха с до 90% през последната година, което значително повлия на разходите за компютърна памет, автомобилни чипове, SSD дискове, USB устройства и флаш памет за смартфони.

Фероелектричните материали се смятат за идеални за производството на чипове поради ниската им консумация на енергия, липса на загуби при четене и висока скорост на запис. Тези материали могат бързо да превключват между различни състояния, когато са изложени на електрическо поле.

Въпреки това традиционните фероелектрични материали като оловен цирконат-титанат (PZT) са склонни към фероелектрично износване, което води до лоша работа и повреда на устройството.

Китайските учени са решили този проблем, като са подобрили структурата на материала. Изследването е ръководено от професор Чжун Жиченг от Института по технология и инженерство на материалите в Нинбо към Китайската академия на науките в сътрудничество с професор Лиу Фучай от Китайския университет по електронни науки и технологии и професор Ли Уену от Университета Фудан. Техните открития са публикувани в списание Science.

В доклада си учените обясняват, че уморителното износване на материалите се дължи на дефекти, които се натрупват по време на процесите на съхранение и четене на данни, блокирайки процеса на поляризация. Екипът е постигнал пробив в областта на съхранението на данни, като е открил нов клас фероелектрични материали, свободни от проблема с умората. Традиционните фероелектрични материали деградират с течение на времето поради натрупването на заредени дефекти, което ограничава броя на циклите на четене/запис на данни.

Използвайки атомни симулации с помощта на изкуствен интелект, изследователите откриват, че създаването на фероелектрици като двуизмерни плъзгащи се слоеве може да предотврати това нежелано явление. Въз основа на това откритие те разработиха нанометричния двуслоен материал 3R-MoS2.

Тестовете показаха невероятната издръжливост на новия материал – той не показал признаци на деградация дори след милиони цикли на четене/запис.

„Това означава, че няма ограничение за броя на операциите с данни, за разлика от традиционните фероелектрици, които позволяват само десетки хиляди цикли.“

обяснява професор Хе Жи, който ръководи изследването

Благодарение на безпрецедентната си издръжливост 3R-MoS2 може да се използва за съхраняване на информация в екстремни условия, като например в космически и дълбоководни приложения. Освен това наноразмерните размери на материала ще увеличат значително плътността на съхранението в мащаба на центрове за данни.

По този начин революционното откритие на китайските учени не само проправя пътя за създаването на усъвършенствани технологии за съхранение на данни, но и подчертава значението на фундаменталните изследвания в технологичната надпревара между водещите световни сили.