Учёные из Фуданьского университета (КНР) установили новый мировой рекорд в сфере энергонезависимых запоминающих устройств. Они представили сверхбыструю память нового типа — PoX, способную записывать один бит информации всего за 400 пикосекунд (0,0000000004 секунды). Это эквивалентно 25 миллиардам операций в секунду — в 10 000 раз быстрее современных флеш-накопителей. Разработка описана в журнале Nature и может сыграть ключевую роль в преодолении ограничений, сдерживающих производительность систем искусственного интеллекта (ИИ), связанных с медленной работой традиционных накопителей.
Прорыв в скорости записи данных
Классические решения вроде DRAM и SRAM обладают высокой скоростью (1–10 наносекунд), но теряют данные при отключении питания. Флеш-память, в свою очередь, энергонезависима, но слишком медленна — одна операция записи занимает от микросекунд до миллисекунд, что критично для ИИ-систем, обрабатывающих колоссальные объёмы данных в реальном времени.
Команда под руководством профессора Чжоу Пэна из Государственной лаборатории интегральных микросхем радикально пересмотрела принципы работы флеш-памяти. Вместо традиционных кремниевых каналов они применили двумерный графен Дирака, отличающийся баллистическим переносом зарядов.
Особое внимание было уделено настройке гауссовой длины канала, что позволило добиться эффекта «двумерной сверхинъекции» — практически неограниченного ввода заряда в ячейку памяти, обходящего физические ограничения, характерные для традиционных технологий записи.
«Благодаря оптимизации производственного процесса с использованием ИИ мы подошли к теоретическому пределу энергонезависимой памяти», — отметил профессор Чжоу в интервью агентству Синьхуа. — «Это путь к созданию принципиально новой флеш-памяти будущего».
От флешки к миллиардным скоростям
Соавтор исследования, Лю Чуньсэнь, сравнил инновацию с переходом от обычной флешки, выполняющей тысячу записей в секунду, к системе, совершающей миллиард операций за доли мгновения. Предыдущий рекорд для энергонезависимой памяти составлял около 2 миллионов операций в секунду — PoX в разы его превосходит.
При этом новая память сохраняет данные даже при полном отключении питания. Такое свойство крайне важно для периферийных ИИ-устройств и решений с ограниченным энергопотреблением. Сочетание пикосекундной скорости и сверхнизких энергозатрат помогает устранить «бутылочное горлышко» в вычислительных системах, где основная энергия уходит не на вычисления, а на передачу данных.
Технологическая и стратегическая значимость
Флеш-память остаётся ключевым элементом глобального полупроводникового рынка благодаря своей дешевизне и масштабируемости. По оценке экспертов, разработка китайских исследователей представляет собой фундаментально новый подход, способный радикально повлиять на отрасль.
Если технологию удастся масштабировать и внедрить в массовое производство, PoX может заменить SRAM-кэш в ИИ-процессорах, снизив энергопотребление и уменьшив размеры чипов. Это откроет дорогу к созданию устройств, мгновенно включающихся и способных работать длительное время без подзарядки — от смартфонов до серверов с постоянной памятью на борту.
Вдобавок, разработка укрепляет стремление Китая к технологической независимости в области полупроводников. Несмотря на то, что данные о надёжности и масштабируемости новой памяти пока не обнародованы, применение графеновых каналов предполагает потенциальную совместимость с существующими производственными процессами на базе двумерных материалов.
«Наше открытие меняет подход к хранению данных, открывая путь к новой волне технологической модернизации», — заключил профессор Чжоу.
Что дальше?
Следующим этапом китайские инженеры планируют создать массивы памяти на основе PoX и продемонстрировать их работу в составе более масштабной архитектуры. Пока не сообщается о конкретных коммерческих партнёрах, но известно, что китайские полупроводниковые заводы уже активно работают над интеграцией двумерных материалов в производственные линии.
Если технология получит промышленное воплощение, PoX может стать основой нового класса энергонезависимых устройств — быстрых, энергоэффективных и идеально подходящих для ИИ-систем нового поколения.