В Китае разработали графеновую память, где один электрон заменяет 200 тысяч

Исследователи из Фуданьского университета в Шанхае разработали двухмерную флеш-память, которая способна хранить данные с помощью всего одного электрона при комнатной температуре. Об этом сообщает South China Morning Post. Новая технология может значительно снизить энергопотребление вычислений и в будущем помочь запускать сложные модели искусственного интеллекта прямо на смартфонах.

Современные микросхемы памяти используют большое количество электронов, чтобы надежно сохранять информацию и не допускать ее потери из-за шумов. По оценкам разработчиков, для хранения одного бита данных обычно требуется около 200 тысяч электронов.

Если уменьшить это количество, часть вычислений можно будет выполнять непосредственно на устройствах пользователей, а не отправлять данные в крупные дата-центры. Это особенно важно для развития мобильного ИИ, которому сегодня часто требуется мощная серверная инфраструктура.

Как графен помог ученым создать сверхэкономичную память

Создать память, которая работает на уровне одного электрона, долгое время было сложно. Отдельную частицу в огромном «хранилище» электронов можно сравнить с попыткой заметить небольшую рябь от капли воды в большом бассейне.

Команда под руководством профессора микроэлектроники Чжоу Пэна решила эту проблему с помощью сверхтонкого материала — графена. Ученые создали двухмерный флеш-чип, в котором изменили структуру «стенок» хранилища электронов. Благодаря этому частицы не покидали область хранения, а слабый сигнал одного электрона усиливался до уровня, который можно зафиксировать.

В эксперименте сигнал одного электрона достиг примерно 0,5 вольта. Для сравнения, в других подобных экспериментальных системах обычно фиксировали сигналы всего в десятки милливольт.

Память нового поколения для искусственного интеллекта

Разработанная технология получила название Guiyi, что переводится как «возвращение к одному». Название связано с китайской буддийской идеей о том, что даже маленькое зерно может вместить огромный смысл.

Помимо хранения данных с помощью одного электрона, метод Guiyi позволил исследователям проверить квантовые эффекты, которые могут сделать запись и считывание информации более точными. В перспективе это может увеличить объем данных, который помещается на одном чипе.

По словам ученых, новая память способна изменить подход к хранению информации, однако до массового применения технологии еще далеко. Сначала разработку необходимо адаптировать для промышленного производства.

От лаборатории к рынку

Руководитель проекта Чжоу Пэн планирует создать компанию, которая займется коммерциализацией технологии. По его оценке, выход разработки на рынок может занять около пяти лет.

«После перехода к массовому производству технология сможет изменить существующие подходы и встряхнуть индустрию хранения данных», — заявил Чжоу Пэн 

Новая разработка стала не первым достижением команды в области памяти. Ранее исследователи представили энергонезависимую память PoX, а затем технологию интеграции чипов Changying, которая позволила объединить двухмерные материалы с кремниевыми компонентами.

В будущем такие решения могут сделать мощные ИИ-модели менее зависимыми от удаленных серверов и позволить запускать их на компактных устройствах с гораздо меньшими затратами энергии.