Самая быстрая в мире память записывает 25 миллиардов бит в секунду, что в 10 000 раз быстрее текущих технологий

Исследовательская команда из Университета Фудань создала самое быстрое полупроводниковое устройство хранения данных, когда-либо описанное: энергонезависимую флеш-память под названием «PoX», которая программирует один бит за 400 пикосекунд (0,0000000004 секунды), что эквивалентно примерно 25 миллиардам операций в секунду.

Результат, опубликованный сегодня в журнале Nature, выводит энергонезависимую память на уровень скорости, ранее доступный только самым быстрым энергозависимым типам памяти, и задает новый стандарт для аппаратного обеспечения, работающего с огромными объемами данных для ИИ.

Разрушение потолка скорости

Традиционные статическая и динамическая память (SRAM, DRAM) записывают данные за 1–10 наносекунд, но теряют всё при отключении питания. Флеш-память, напротив, сохраняет данные без питания, однако обычно требует микросекунд или даже миллисекунд на одну запись — слишком медленно для современных ускорителей ИИ, которые обрабатывают терабайты параметров в реальном времени.

Группа исследователей из Университета Фудань, возглавляемая профессором Чжоу Пэном из Государственной ключевой лаборатории интегральных чипов и систем, пересмотрела физику флеш-памяти, заменив кремниевые каналы двумерным графеном Дирака и использовав его баллистический перенос заряда.

Настройка так называемой ″гауссовой длины″ канала позволила команде достичь двумерной суперинъекции — практически неограниченного потока заряда в слой хранения, который минует классическое ограничение инъекции.

Миллиард циклов за мгновение

Соавтор исследования Лю Чуньсэнь сравнил прорыв с переходом от USB-накопителя, который пишет 1000 раз в секунду, к чипу, выполняющему миллиард операций за долю секунды. Предыдущий мировой рекорд скорости программирования для энергонезависимой флеш-памяти составлял около двух миллионов операций в секунду.

Благодаря тому, что «PoX» является энергонезависимой, она сохраняет данные без поддержания питания — важная характеристика для следующего поколения автономных систем ИИ и устройств с ограниченным питанием от аккумулятора. Комбинация ультранизкого энергопотребления и пикосекундной скорости записи может устранить давний узкий участок в аппаратном обеспечении для обучения и вывода ИИ, где сейчас основным потребителем энергии является перемещение данных, а не вычисления.

Промышленные и стратегические последствия

Флеш-память остается краеугольным камнем глобальной полупроводниковой стратегии благодаря своей стоимости и масштабируемости. Обзорщики заявляют, что достижение Университета Фудань предлагает «полностью оригинальный механизм», который может перевернуть эту картину.

Если технология «PoX» будет запущена в массовое производство, она может устранить необходимость в отдельных высокоскоростных кэшах SRAM в чипах ИИ, что значительно сократит площадь и энергопотребление. Это также может сделать возможными мгновенно включающиеся ноутбуки и телефоны с низким энергопотреблением, а также поддержать базы данных, работающие полностью в постоянной памяти.

Устройство также может укрепить усилия Китая по обеспечению лидерства в фундаментальных технологиях производства чипов. Команда не раскрыла показатели долговечности или выход годных изделий, но использование графенового канала указывает на совместимость с существующими процессами изготовления 2D-материалов, которые уже активно исследуют мировые заводы.

Что в итоге

Инженеры Университета Фудань сейчас работают над масштабированием архитектуры ячеек и демонстрацией массивов на уровне плат. Коммерческие партнеры пока не названы, но китайские фабрики стремятся интегрировать 2D-материалы в основные линии CMOS.

Подписывайтесь на телеграм канал H2F, чтобы оставаться в курсе последних событий, связанных с Искусственным Интеллектом!