Случайно разработан процессор который может работать при нагреве до 700 градусов

Случайное открытие ученых может изменить подход к созданию высокотемпературной электроники. Во время экспериментов с чипами исследователи получили устройство, которое работает при температурах, считавшихся ранее разрушительными для любых электронных компонентов.

Почему высокие температуры были проблемой

Электронные устройства традиционно плохо переносят тепло: при нагреве свыше 200 °C они полностью теряют функциональность. Это ограничивало разработку приборов для экстремальных условий, например, для исследований планет с высокой температурой поверхности или глубокого бурения Земли. Новая разработка ученых из Университета Южной Калифорнии способна изменить это ограничение.

Рекордная термоустойчивость нового чипа

Исследование, опубликованное в журнале Science, демонстрирует чип памяти, который без проблем функционирует при 700 °C — это даже выше температуры лавы. При этом устройство сохраняло данные более 50 часов подряд, выдержало более миллиарда циклов переключения и работало при напряжении всего 1,5 В, с миллисекундной скоростью отклика. Для сравнения: современные процессоры смартфонов и спутников начинают деградировать уже после нескольких часов при 200 °C.

«Можно смело сказать, что это революционное достижение», — отметил ведущий исследователь проекта Джошуа Ян.

Секрет конструкции чипа

Чип создан по принципу «слоеного бутерброда»:

• Верхний слой выполнен из вольфрама, устойчивого к нагреву.
• Средний слой — тонкая керамика.
• Нижний слой — графен, предотвращающий короткое замыкание.

В обычных процессорах тепло заставляет атомы металла проникать через керамику, что приводит к замыканию. Графен предотвращает этот процесс: атомы вольфрама не закрепляются на его поверхности, а отступают, сохраняя работоспособность устройства. Ян сравнивает это взаимодействие с эффектом «масло и вода».

«По нашим данным, это самая термостойкая память, демонстрируемая на сегодняшний день», — подчеркнул ученый.

Открытие произошло случайно

Интересно, что столь значимый эффект был выявлен случайно. «Большинство важных научных открытий происходят неожиданно, и это не исключение», — отметил Ян.

Применение в искусственном интеллекте

Чип может значительно ускорить вычисления в системах ИИ, таких как ChatGPT. Более 90 % операций в таких системах используют однотипные математические расчеты, и новый чип способен выполнять их напрямую при прохождении электрического тока, что повышает скорость и снижает энергопотребление по сравнению с современными решениями.

Массовое производство и перспективы

Два из трех материалов — вольфрам и гафниевый оксид — уже применяются в мировом производстве полупроводников. Графен — материал более новый, но ведущие компании, такие как TSMC и Samsung, уже включили его в свои планы и успешно выращивают его в лабораторных условиях.

«Мы близки к тому, чтобы использовать этот чип в космических исследованиях и других экстремальных проектах. Это открывает новые горизонты», — заявил Ян.

Финансирование и исследовательская база

Проект реализуется в CONCRETE — Центре нейроморфных вычислений в экстремальных условиях, при поддержке Научно-исследовательской лаборатории ВВС США.