Створено матеріал, який здатен значно прискорити пам'ять комп'ютера

Універсальна комп'ютерна пам'ять, яка одночасно є надшвидкою та енергоефективною, стала на крок ближче до реальності: група вчених зі Стенфордського університету разом із колегами з Тайваню створила "надзвичайно" стабільний прототип з використанням нового матеріалу, пише Live Science.

Матеріал отримав назву "GST467". Він містить германій, сурму та тербій. Його використовували як один шар у шаруватій структурі, відомій як надрешітка, що може прокласти шлях до створення універсальної пам'яті, здатної замінити як короткочасні, так і довгострокові пристрої зберігання даних. Вона також може бути швидшою, дешевшою і менш енергоємною, заявили вчені в результаті тестування.

Сьогодні комп'ютери використовують короткострокову пам'ять, наприклад пам'ять з довільним доступом (RAM), і довгострокову флеш-пам'ять, наприклад твердотільні накопичувачі (SSD) або жорсткі диски для різних цілей. Оперативна пам'ять працює швидко, але потребує значного фізичного простору та постійного електроживлення, а отже, її дані зникають після вимкнення комп'ютера. Флеш-пам'ять, навпаки, зберігає дані без потреби живлення і набагато щільніше, але вона повільніше, ніж оперативна пам'ять, передає збережені дані процесору.

Ще доведеться подолати кілька технічних перешкод, перш ніж універсальна пам'ять, що поєднує в собі швидкість оперативної пам'яті та довготривалу пам'ять флеш-пам'яті, стане комерційно життєздатною. Але вчені вже близькі до цього.

Прототип є різновидом пам'яті зі зміною фазового стану (Phase-change memory, PCM), яка створює одиниці і нулі комп'ютерних даних при перемиканні між високо-і низькоомними станами матеріалу, схожого на скло. Коли матеріал PCM кристалізується, являючи собою "одиницю", він вивільняє велику кількість енергії і має низький опір. Коли він плавиться, має високий опір і поглинає таку ж кількість енергії, що означає "нуль".

На думку дослідників, GST467 є ідеальним кандидатом для використання в PCM, оскільки він забезпечує більш високу температуру кристалізації та нижчу температуру плавлення, ніж інші альтернативи, які також виготовляються з сурми, тербію та германію, але в різних співвідношеннях та кристалічних структурах.

У новому дослідженні команда розробила та протестувала сотні пристроїв робочої пам'яті різних розмірів, у яких GST467 використовувався як один із шарів. Потім вони провели електричні вимірювання та порівняльні тести, щоб визначити, як матеріал працює.

Пристрої пам'яті на основі GST467 досягли високої швидкості роботи, споживаючи дуже мало енергії. Учені також повідомили, що теоретично цей матеріал може зберігати дані понад 10 років – навіть за температури вище 120 градусів за Цельсієм.

Матеріал покращує не лише один показник, наприклад, витривалість чи швидкість, а одразу кілька.

Одним із найкращих альтернативних кандидатів на універсальну пам'ять є ULTRARAM – технологія, заснована на дослідницькому проєкті, розробленому в Ланкастерському університеті у Великій Британії: на відміну від флеш-пам'яті та оперативної пам'яті, що ґрунтуються на кремнії, в ULTRARAM використовуються напівпровідники, виготовлені з елементів III і V груп у періодичній таблиці елементів.

Для роботи ULTRARAM потрібно 2.5 вольта, тоді як новому прототипу потрібно 0.7 вольта, розповів співавтор дослідження Асір Хан, докторант зі Стенфорда. У ULTRARAM також використовується токсична сполука – арсенід індію.

Хоча ULTRARAM набагато ближче до виходу на ринок, автори нового дослідження стверджують, що їхній прототип буде легше впровадити в існуючі методи виробництва напівпровідників. Це з відносно низькими температурами, необхідними для створення робочого пристрою.

Нагадаємо, наразі найпотужнішими обчислювальними пристроями у світі є такі суперкомп'ютери: Frontier розробки США, японський Fugaku та фінський LUMI.