Na rynku mikroprocesorów toczy się wojna między koncernami, ale i między Chinami a USA
Piotr Mazurkiewicz
Chińscy badacze opracowali nowy materiał, z którego można uzyskać chipy pamięci o niemal nieskończonej żywotności. To produkt z grupy ferroelektryków, które już są często wykorzystywane do produkcji chipów. Doskonale nadają się do tworzenia układów pamięci ze względu na ich niskie zużycie energii, bezstratny odczyt i możliwość szybkiego zapisu. Mogą szybko zmieniać stany pod wpływem pola elektrycznego.
Chiny szukają sposobu na amerykańskie sankcje
Teraz Chińczycy w związku z amerykańskimi sankcjami w obszarach zaawansowanych technologii stawiają na opracowanie nowych materiałów o kluczowym znaczeniu dla rozwoju sztucznej inteligencji.
Tradycyjne materiały ferroelektryczne, szeroko stosowane na rynku, takie jak tytanian cyrkonianu ołowiu (PZT), mogą podczas użytkowania ulegać tak zwanemu zmęczeniu, co prowadzi do pogorszenia wydajności i ostatecznej awarii. Chiński zespół chciał rozwiązać ten problem poprzez ulepszenie struktury materiału. – Kiedy podczas procesów przechowywania i odczytu przepływają ładunki, defekty te przemieszczają się i kumulują, ostatecznie blokując proces polaryzacji i prowadząc do awarii urządzenia – wyjaśnił He Ri, profesor nadzwyczajny w instytucie CAS i główny autor badania. – To jak fale gromadzące w morzu małe kamienie, stopniowo tworzące dużą rafę, która blokuje przepływ – dodał. Stwierdzono, że problem można rozwiązać poprzez konstruowanie materiałów ferroelektrycznych w warstwach.
Korzystając ze wspomagania sztuczną inteligencją symulacji na poziomie atomowym, badacze odkryli, że dwuwymiarowe ślizgające się materiały ferroelektryczne przesuwają się jako całość podczas przenoszenia ładunku, gdy są umieszczone pod polem elektrycznym. Zapobiega to przemieszczaniu się i gromadzeniu się naładowanych „defektów”, unikając w ten sposób zmęczenia.
Zespół opracował dwuwymiarowy materiał warstwowy o grubości nanometra, znany jako 3R-MoS2. Nanometr jest około 100 tys. razy mniejszy niż średnica ludzkiego włosa.
Dlaczego chiński materiał jest rewolucyjny
– Testy laboratoryjne wykazały, że 3R-MoS2 wykazywał zerowy spadek wydajności po milionach cykli, co sugeruje, że urządzenia pamięci masowej wykonane z tego nowego dwuwymiarowego materiału ferroelektrycznego nie mają ograniczeń odczytu/zapisu – czytamy w raporcie CAS, opublikowanym przez magazyn Science.
W raporcie stwierdzono ponadto, że podczas gdy tradycyjne materiały ferroelektryczne typu jonowego, takie jak PZT, pozwalają na dziesiątki tysięcy cykli odczytu/zapisu, urządzenia pamięci masowej wykonane z nowego dwuwymiarowego, warstwowego, przesuwnego materiału ferroelektrycznego nie mają takich ograniczeń. Byłyby niezwykle trwałe, a według naukowców dzięki temu idealnie nadają się do stosowania w ekstremalnych środowiskach, takich jak lotnictwo i eksploracja głębin morskich.
Biorąc pod uwagę niewielki rozmiar materiału, znacznie zwiększyłby on pojemność pamięci masowej w zastosowaniach na dużą skalę, takich jak centra danych.
