В мире технологий хранения данных произошел настоящий прорыв: исследователи из Университета Фудань разработали самую быструю полупроводниковую память, получившую название PoX. Эта энергонезависимая флеш-память способна записывать данные со скоростью 25 миллиардов бит в секунду — в 10 000 раз быстрее, чем существующие аналоги. Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, открывают новые горизонты для высокопроизводительных систем, особенно в области искусственного интеллекта (ИИ).
Новый уровень скорости и энергоэффективности
Современные типы памяти, такие как SRAM и DRAM, обеспечивают запись данных за 1–10 наносекунд, но теряют информацию при отключении питания. Флеш-память, напротив, сохраняет данные без энергопотребления, однако её скорость записи обычно ограничена микросекундами или даже миллисекундами. Это создаёт узкое место для ИИ-ускорителей, которые обрабатывают терабайты данных в реальном времени.
Команда под руководством профессора Чжоу Пэна из Государственной ключевой лаборатории интегральных микросхем и систем совершила революцию, заменив традиционные кремниевые каналы на двумерный дираковский графен. Благодаря уникальным свойствам графена и баллистическому транспорту зарядов, учёные добились так называемой “сверхинжекции” — практически мгновенного переноса заряда в слой хранения, что устраняет классические ограничения.
“С помощью оптимизации процессов на основе ИИ мы довели энергонезависимую память до её теоретического предела”, — отметил Чжоу Пэн в интервью агентству Xinhua.
Скорость PoX достигает 400 пикосекунд на операцию записи одного бита, что эквивалентно 25 миллиардам операций в секунду. Для сравнения: предыдущий рекорд скорости программирования флеш-памяти составлял около двух миллионов операций в секунду. Это как переход от USB-накопителя, записывающего 1000 раз в секунду, к чипу, выполняющему миллиард операций за доли секунды.
Решение для ИИ и не только
PoX объединяет преимущества SRAM (высокая скорость) и флеш-памяти (сохранение данных без питания). Это делает её идеальной для систем ИИ, где узким местом является не вычислительная мощность, а пересылка данных. Благодаря ультранизкому энергопотреблению и скорости в пикосекундах, PoX может устранить необходимость в отдельных кэш-памятях SRAM в чипах для ИИ, сокращая энергозатраты и площадь микросхем.
Помимо ИИ, новая память обещает революцию в других областях:
- Мобильные устройства: мгновенное включение и низкое энергопотребление для смартфонов и ноутбуков.
- Базы данных: хранение рабочих наборов данных в постоянной оперативной памяти.
- Периферийные системы: поддержка энергоэффективных решений для устройств с ограниченным питанием.
Глобальное значение и перспективы
Флеш-память остаётся ключевым элементом мировой полупроводниковой индустрии благодаря своей стоимости и масштабируемости. По мнению экспертов, технология PoX предлагает “совершенно новый механизм”, который может изменить ландшафт отрасли. Если удастся наладить массовое производство, такие чипы смогут заменить традиционные кэш-памяти, упростить архитектуру процессоров и снизить энергопотребление.
Для Китая это открытие имеет стратегическое значение, укрепляя позиции страны в разработке передовых чипов. Хотя данные о долговечности и выходе годных чипов пока не раскрыты, использование графена делает технологию совместимой с процессами производства 2D-материалов, которые уже осваиваются мировыми фабриками.
Что дальше?
Инженеры Университета Фудань работают над масштабированием архитектуры ячеек памяти и созданием демонстрационных массивов. Партнёры по коммерциализации пока не названы, но китайские производители активно интегрируют 2D-материалы в стандартные CMOS-линии. Если PoX дойдёт до массового производства, она может стать основой для нового поколения устройств — от сверхбыстрых ИИ-систем до энергоэффективной электроники.
Эта разработка подтверждает: будущее технологий хранения данных уже наступило, и оно обещает быть невероятно быстрым.
