Вчені з Китаю створили пам’ять, якій для зберігання одного біта потрібен лише один електрон

Дослідники Фуданьського університету в Шанхаї створили експериментальну енергонезалежну пам’ять, у якій для зберігання одного біта інформації достатньо єдиного електрона — мінімально можливого носія електричного заряду. Результати роботи опубліковано 16 липня в журналі Sci­ence.

Розробку назвали Guiyi («Гуйі») — на честь буддійської концепції «Єдності», що описує незбагненну множину в чомусь граничне малому. На відміну від сучасної флеш-пам’яті, де кожен біт формується зарядом із сотень тисяч електронів, нова технологія обіцяє принципово вищу щільність зберігання даних.

Головною перешкодою на шляху до одноелектронної пам’яті була паразитна крайова ємність: електромагнітне поле між електродами завжди накопичує сторонній заряд, у шумах якого сигнал від одного електрона просто губиться. Щоб усунути цей ефект, вчені застосували атомарно тонкі двовимірні матеріали та розробили самовирівнювальну планарну архітектуру, де стік, канал і витік розміщені в одній площині. Шар графену виконує роль бар’єра, що утримує захоплений електрон у зоні зберігання.

Додавання або видалення лише одного електрона в комірці змінювало порогову напругу транзистора на 0,5 В — достатньо, щоб два стани комірки впевнено розрізняла звичайна сучасна електроніка. Це майже на порядок більше, ніж в експерименті 1997 року, де одноелектронний сигнал становив близько 55 мВ і утримувався менше п’яти секунд. Нова комірка зберігає стан без живлення за кімнатної температури, а автори вже анонсували роботу над багаторівневим записом з використанням одного електрона.

Технологія безпосередньо пов’язана з розвитком штучного інтелекту: одноелектронна пам’ять дозволить зберігати більше даних поруч із обчислювальними блоками, скорочуючи енерговитрати на їхню передачу. Розробники розраховують, що це зробить майбутні системи зі великими мовними моделями значно ефективнішими.

Наразі продемонстровано лише окремий лабораторний пристрій. Перед масовим виробництвом ще потрібно підтвердити ресурс перезапису, швидкодію, відсоток придатних комірок і стабільність параметрів у промислових умовах. Восени цього року для комерційного просування розробки планують заснувати окрему компанію, яка має вивести продукт на ринок протягом трьох-п’яти років.