Випадково розроблений процесор, який може працювати при нагріванні до 700 градусів.

Випадкове відкриття вчених може змінити підхід до створення високотемпературної електроніки. Під час експериментів дослідники отримали чип, який стабільно функціонує за температур, що раніше вважалися руйнівними для будь-яких електронних компонентів.

Чому високі температури були проблемою

Електронні пристрої традиційно погано переносять тепло: понад 200 °C вони повністю втрачають працездатність. Це обмежувало створення приладів для екстремальних умов, наприклад, для досліджень планет із високою температурою поверхні або глибинного буріння Землі. Новий чип команди USC може зламати це теплове обмеження.

Рекордна термостійкість

Дослідження, опубліковане в Science, показує чип пам’яті, що стабільно працює при 700 °C — гарячіше за лаву. Пристрій зберігав дані понад 50 годин, витримав більше мільярда циклів перемикання та працював при напрузі всього 1,5 В з часом відгуку у наносекундах. Для порівняння: сучасні чипи смартфонів і супутників деградують уже після кількох годин при 200 °C.

«Це можна назвати революційним досягненням», — зазначив провідний дослідник Джошуа Ян.

Секрет конструкції чипа

Чип побудований за принципом «шарового сендвіча»:

• Верхній шар: вольфрам, стійкий до високих температур.
• Середній шар: тонка кераміка.
• Нижній шар: графен, що запобігає коротким замиканням.

У звичайних чипах тепло проштовхує атоми металу через кераміку, що призводить до замикання. Графен запобігає цьому: атоми вольфраму не можуть закріпитися на поверхні та відступають, зберігаючи працездатність. Ян порівнює ефект із «масло і вода».

«За нашими оцінками, це найтермостійкіша пам’ять, продемонстрована на сьогодні», — підкреслив учений.

Відкриття стало випадковим

Цікаво, що такий ефект виявили випадково. «Більшість важливих наукових відкриттів відбувається несподівано, і це не виняток», — зазначив Ян.

Застосування в штучному інтелекті

Чип може значно прискорити обчислення у системах ШІ, таких як ChatGPT. Понад 90 % операцій у таких системах використовують повторювані обчислення, які цей чип може виконувати безпосередньо при проходженні струму, що підвищує швидкість і знижує енергоспоживання у порівнянні з сучасними рішеннями.

Масове виробництво та перспективи

Два з трьох матеріалів — вольфрам та оксид гафнію — уже застосовуються у світовому виробництві напівпровідників. Графен — більш новий матеріал, але компанії, такі як TSMC і Samsung, вже включили його в свої дорожні карти та успішно вирощують у лабораторних умовах.

«Ми близькі до того, щоб застосовувати цей чип у космічних дослідженнях та інших екстремальних проектах. Це відкриває абсолютно нові горизонти», — заявив Ян.

Фінансування та дослідницька база

Проєкт реалізується в CONCRETE — Центрі нейроморфних обчислень в екстремальних умовах, за підтримки Науково-дослідної лабораторії ВПС США.