Прорив у ШІ: 2D-пам’ять інтегрували з CMOS-технологією

Вчені з Шанхаю створили першу 2D флеш-пам’ять, що поєднує швидкість, енергоефективність і CMOS-сумісність — прорив у зберіганні даних.

Світова наукова спільнота отримала новий технологічний прорив — дослідники з Фуданьського університету (Шанхай) розробили перший у світі двовимірний (2D) гібридний флеш-чип, який поєднує надшвидку пам’ять і кремнієву CMOS-технологію, що може докорінно змінити підходи до зберігання та обробки даних.

Розробка стала першою повнофункціональною 2D-пам’яттю, яка успішно інтегрується із традиційними кремнієвими платформами. Вона підтримує 8-бітові інструкції та 32-бітові паралельні операції, досягаючи 94,3% функціональності комірок пам’яті. За словами першого автора, Люй Чуньсен, «ми зуміли суттєво скоротити шлях від наукового експерименту до практичного впровадження, завдяки використанню CMOS як інтеграційної платформи».

Це досягнення особливо важливе в умовах стрімкого розвитку штучного інтелекту (ШІ), де швидкість обробки даних критично важлива. Традиційна архітектура пам’яті залишається вузьким місцем через повільну роботу та високе енергоспоживання. Інновація Фуданьського університету дає змогу подолати ці обмеження та наблизитися до створення надшвидких енергоефективних ШІ-систем.

Особливої уваги заслуговує використання атомарно тонких матеріалів. 2D-матеріали, товщиною менше одного нанометра, інтегруються з кремнієм, товщина якого вимірюється сотнями мікрометрів. Співавтор дослідження, Чжоу Пень, пояснює складність процесу: «Це як накривати тонкою плівкою хмарочоси в місті — з вигляду площина рівна, але в реальності має перепади в сотні метрів».

Команда обрала модульний підхід: окремо виготовляючи 2D-схеми, які згодом інтегрують у CMOS-субстрати за допомогою щільних монолітних з’єднань. Такий метод дозволив досягти надійної та стабільної взаємодії між двома принципово різними середовищами. Перші прототипи вже пройшли стадію tape-out (технологічне завершення дизайну), і в найближчі роки заплановано створити пілотну виробничу лінію.

Унікальність цієї розробки полягає ще й у тому, що вона стала логічним продовженням попереднього досягнення тієї ж команди — PoX 2D флеш-пам’яті, яка показала швидкість програмування 400 пікосекунд, що є рекордом серед напівпровідникових пристроїв. Проте, як зауважує Чжоу, «пристрої зберігання даних — перші серед 2D-систем, які вийдуть на промисловий рівень, адже не мають надмірних вимог до якості матеріалів, але вже перевершують наявні аналоги».

Наукове дослідження опубліковане у журналі Nature, і, як стверджують експерти, це «технологія-джерело», що дозволяє Китаю претендувати на провідну роль у галузі майбутніх запам’ятовувальних пристроїв. У перспективі нова архітектура здатна подолати вузьке місце сучасних цифрових систем — обмеження на швидке зчитування та обробку величезних обсягів інформації.