Группа исследователей из Китая объявила о создании прототипа энергонезависимой памяти, которая превосходит по скорости существующие аналоги в 100 тысяч раз. Результаты работы, опубликованные в журнале Nature, описывают технологию, способную выполнять операции записи и чтения за 0,4 наносекунды. Для сравнения: это в десятки тысяч раз быстрее, чем у современных кеш-чипов на основе SRAM.
Основой разработки стали двумерные материалы — графен и диселенид вольфрама (WSe₂). Их уникальные свойства позволили преодолеть физические ограничения кремниевых транзисторов, которые не менялись принципиально с 1960-х годов. В традиционных системах скорость ограничена необходимостью «разгона» электронов с помощью электромагнитного поля. В новой памяти частицы ведут себя как безмассовые, что резко снижает энергопотери и ускоряет передачу данных.
Прототип обладает скромной ёмкостью — около 1 КБ, но демонстрирует впечатляющую надёжность: более 5,5 млн циклов перезаписи без деградации. Учёные отмечают, что ключевой задачей сейчас является масштабирование технологии. В течение пяти лет они планируют увеличить объём памяти до десятков мегабайт и начать коммерческое производство.
Разработка ведётся с 2015 года. В 2021-м была предложена теоретическая модель, а в 2024-м создан первый чип с длиной канала 8 нм, что почти вдвое меньше предела для кремниевых аналогов. По словам исследователей, внедрение таких накопителей может сократить энергопотребление процессоров и ускорить выполнение задач в нейросетях, где критически важна скорость обработки данных.
Основа разработки — мемристоры, специализированные резисторы с эффектом памяти, способные сохранять предыдущие изменения. Они могут увеличивать количество циклов перезаписи в разы по сравнению с флеш-памятью.
Некоторые преимущества мемристоров:
скорость работы выше: если у флеш-памяти один цикл длится микросекунды, то у мемристоров — наносекунды или даже пикосекунды;
устройства с такой памятью будут надёжнее, долговечнее и эффективнее. В основе разработки — германо-силикатные стёкла, смесь оксидов кремния и германия. Учёные впервые совместили свойства этих материалов и обнаружили в них мемристорный эффект («эффект памяти»).
В будущем исследователи планируют продолжить исследования, чтобы найти лучшие настройки для мемристоров.