Изследователи от Университета на Южна Калифорния представиха нов тип електронен чип за памет, способен да работи надеждно при температури до 1292 °F (700 °C) – далеч над границите на традиционната електроника.

По време на тестовете чипът с памет не показа признаци, че достига работния си праг, като изследователите отбелязаха, че 1292 °F (700 °C) е просто максималната температура, която оборудването им може да издържи.

Електрониката в смартфоните, автомобилите, спътниците и промишлените системи има едно общо основно ограничение: топлината. Повечето конвенционални електронни устройства започват да отказват при температури около 392 °F (200 °C), което представлява сериозно предизвикателство за инженерите, работещи в екстремни условия като космическите изследвания, геотермалното сондиране и ядрените енергийни системи.

„Може да го наречете революция. Това е най-добрата памет за високи температури, която някога е демонстрирана“, заявява Джошуа Янг, който е един от изследователите, участвали в проучването.

Устройството, разработено от изследователския екип, е мемристор – компонент в наномащаб, който може едновременно да съхранява информация и да извършва изчислителни операции. Структурата се състои от два слоя електроди, между които е поставен тънък керамичен слой.

Екипът е изградил мемристора, използвайки волфрам за горния електрод, керамика от хафниев оксид за средния слой и графен за долния електрод. Волфрамът е избран, защото има най-високата точка на топене от всички метали, докато графенът, който представлява един слой от въглеродни атоми, може да издържи изключително високи температури, без да се разгражда.

Полученият чип с памет показа впечатляващи резултати. Той съхраняваше данни в продължение на повече от 50 часа при температура 1292 °F (700 °C), без да се налага обновяване. Освен това той издържа на повече от един милиард цикъла на превключване при тази температура и работеше при напрежение от едва 1.5 волта, като скоростта на превключване се измерваше в десетки наносекунди.

„Честно казано, това стана случайно, както повечето открития. Ако можеш да го предвидиш, обикновено не е изненадващо и вероятно не е достатъчно значимо“, признава Янг.

В обичайните електронни устройства топлината кара металните атоми от горния електрод да мигрират през керамичния слой. В крайна сметка тези атоми достигат долния електрод и създават постоянна връзка, което води до късо съединение в устройството и предизвиква повреда. Графенът предотврати този процес. Химичните взаимодействия на повърхността между волфрама и графена попречиха на волфрамовите атоми да се свържат със слоя графен. Без точка за закрепване атомите се разпръснаха, вместо да образуват късо съединение, което предотврати повредата на устройството дори при екстремни температури.

Възможността за работа на електронни устройства при температури над 932 °F (500 °C) отдавна е цел на космическите агенции, особено за мисии до Венера, където температурите на повърхността са изключително високи. Настоящите електронни устройства на силициева основа излизат от строя при температури, далеч по-ниски от тези.

Освен за космическите изследвания технологията може да бъде полезна при геотермално сондиране, ядрени енергийни системи и индустриални среди, където електрониката трябва да работи в близост до източници на силна топлина. Дори при ежедневни приложения като автомобилната електроника устройствата, предназначени за екстремни температури, биха били много по-издръжливи при нормални работни условия.

Мемристорът има потенциални приложения и в изчисленията, свързани с изкуствения интелект. Много операции на изкуствения интелект разчитат в голяма степен на матрично умножение – процес, който консумира големи количества енергия в конвенционалните цифрови компютри.

Снимка: Unsplash

Виж още: Xiaomi 17 Ultra – не телефон с камера, а камера с телефон (РЕВЮ)