Исследователи из Технологического института POSTECH и Национального университета Чхуннам в Южной Корее совершили прорыв в области сохранения данных. Они разработали технологию памяти, которая потребляет минимум энергии. Работа опубликована на внутренне стороне обложки журнала Advanced Functional Materials.
Рост популярности искусственного интеллекта резко увеличил спрос на обработку данных — крупные дата-центры уже потребляют столько же энергии, сколько небольшие города. Это делает критически важной разработку энергоэффективных технологий хранения информации.
Традиционные устройства памяти требуют значительных затрат электричества, а в спинтронике (технологии, где информация кодируется через спин электронов) для изменения их состояния обычно используют сильные электрические токи. Ранее предлагались решения на основе изменения температуры, но они не обеспечивали энергонезависимость: при возврате к исходной температуре состояние памяти сбрасывалось.
Исследователи преодолели это ограничение, использовав явление термического гистерезиса — когда система сохраняет новое состояние даже после изменения температуры. Они создали двухслойную структуру из двух редкоземельных железных гранатов — гадолинийсодержащего (GdIG) и гольмийсодержащего (HoIG). Материалы обладают разными температурными характеристиками магнитной ориентации, а их прочная связь создает два стабильных состояния памяти в определенном диапазоне температур.
Аналогия с перетягиванием каната помогает понять принцип работы: два материала «соревнуются», а температура усиливает одну из сторон. Когда одна «команда» побеждает, система переходит в новое состояние и остается в нем даже после изменения условий — это и дает энергонезависимость.
Команда успешно изменила направление спина с помощью небольшого изменения температуры (±25 К) и слабого магнитного поля. По сравнению с традиционными методами, подход снижает энергопотребление в 66 раз, а при идеальных условиях — в 452 раза.
Это исследование показало, что спиновыми состояниями можно управлять и поддерживать их, используя только изменение температуры. Это может стать важным шагом на пути к созданию устройств памяти со сверхнизким энергопотреблением для эпохи искусственного интеллекта.
В перспективе технология может радикально снизить энергозатраты дата-центров и ускорить развитие ИИ-систем за счет более эффективных решений для хранения данных.
Ранее Наука Mail рассказывала, что новый катализатор позволил в три раза снизить температуру производства водорода.
