Исследователи из Токийского технологического института разработали сверхмалый модуль памяти, который снижает потерю энергии при работе. Созданное устройство ломает устоявшееся правило о том, что миниатюризация всегда приводит к падению производительности. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanoscale.
Нагрев электронных устройств и быстрая разрядка аккумуляторов во многом связаны с работой внутренних схем памяти, которые потребляют энергию при сохранении данных. Снижение электрических требований для этих компонентов может уменьшить энергозатраты смартфонов и компьютеров.
В основе новой разработки лежит принцип сегнетоэлектрического туннельного перехода (FTJ). В таких устройствах информация хранится за счет изменения внутренней электрической поляризации материала, что влияет на способность пропускать ток. Традиционные материалы для этой технологии теряли свои свойства при сильном уменьшении размера.
Инженерное решение стало возможным благодаря использованию оксида гафния, который сохраняет сегнетоэлектрические свойства даже в виде сверхтонкой пленки. Команда спроектировала устройство шириной 25 нм, что составляет около 1/3000 толщины человеческого волоса.
При уменьшении компонентов до таких масштабов обычно возникает проблема утечки тока на границах кристаллов. Для решения этой задачи электроды нагревались особым образом, принимая полукруглую форму. Это приблизило структуру к монокристаллу, сократив количество границ и снизив вероятность утечки тока.
Полученное устройство продемонстрировало улучшение рабочих характеристик по мере дальнейшей миниатюризации. Внедрение подобной памяти в системы искусственного интеллекта и носимую электронику позволит увеличить скорость обработки данных при снижении расхода заряда батареи.
Ранее Наука Mail рассказывала о нейроморфном чипе для обучения и инференса ИИ-моделей, который потребляет на 70% меньше энергии по сравнению с аналогами.
