Созданная учёными Иллинойского университета технология, основанная на изменении способа работы цифровой памяти, потребляющей большую часть заряда, позволит снизить на 99% количество потребляемой энергии запоминающими устройствами, что на практике, например, даст возможность мобильным устройствам работать значительно дольше на одном заряде аккумулятора.
В своей разработке для чтения и записи информации учёные использовали углеродные нанотрубки (на фото), которые значительно меньше потребляют электроэнергии за счёт своего размера, а для хранения информации – очень маленькие фрагменты вещества, известного, как халькогенид. Нанотрубки, помещённые в силиконовый чип, были разделены на участки, в промежутки которых помещается халькогенид. В результате при подаче напряжения на проводник, халькогенид изменяет свое фазовое состояние (кристаллическое или стекловидное), что, естественно, влияет на сопротивление. И эти изменения можно интерпретировать как “единицу” или “нуль”. Каждый участков вещества может изменять свое фазовое состояние тысячи раз, что является отличным показателем. Ученые считают, что не является технологическим пределом миллионы циклов считывания/записи информации на такие устройства.
Дело в том, что количество потребляемого электричества масштабируется в зависимости от объёма памяти. И с помощью наноразмерных контактов инженерам и удалось достичь гораздо меньшего потребления энергии. Для подведения питания к материалу, ученые использовали углеродные нанотрубки, а не металл. Минимальные размеры проводника из металла, доступные для нынешних технологий, составляют 50 нанометров. Размеры же нанотруки не превышают 1-5 нанометров в диаметре. Естественно, это значительно снижает размеры устройства, равно как и энергопотребление. Теперь для того, чтобы можно было управлять битами (т.е. отдельными участками халькогенидов), требуется минимальный ток от 0,5 до 5 микроампер. Расход же количества энергии на изменение фазового состояния вещества составляет в таком случае максимум один фемтоджоуль.
«Я думаю, любой, кто имеет дело с большим количеством зарядных устройств и вынужден заряжать электронику каждую ночь, мечтает о сотовом телефоне или ноутбуке, который работал бы от одного заряда аккумулятора в течение недели или месяца. Развитие их разработки позволит, в конце концов, достичь такой энергоэффективности, при которой телефону будет достаточно одной лишь солнечной, кинетической или тепловой энергии для полноценной работы.», – сказал профессор Эрик Поп (Eric Pop), руководитель проекта.
К слову, созданное по этой технологии устройство хранит информацию и после выключения питания, что позволяет применить такой же принцип и в создании модулей памяти, действие которых аналогично современным flash-устройствам. Flash-память, по словам учёных, исчерпала свои возможности, подошла к технологическому пределу, и теперь нужно создавать что-то принципиально новое.
Работа над этой технологией ведётся уже больше года научно-исследовательскими институтами и коммерческими компаниями. К примеру, компании Samsung и Numonyx в скором времени обещают представить свои первые устройства на основе халькогенидов. Но пока большая часть прототипов модулей памяти нового принципа потребляет достаточно много энергии, в некоторых случаях больше, чем flash-память современных устройств. А учёные занимаются вопросом масштабирования технологии для её коммерческого использования и повышением надежности. И в случаи успеха, известные нам устройства памяти и исчезнут, будучи замененными более ёмкими и менее “прожорливыми” устройствами.