Klasyczne technologie pamięci masowej coraz częściej osiągają swoje granice – szczególnie tam, gdzie liczy się każdy miliwat energii i każda nanosekunda opóźnienia. Sektor motoryzacyjny, automatyka przemysłowa czy technologia medyczna to obszary, w których te ograniczenia są dziś szczególnie odczuwalne. Właśnie z myślą o nich Fraunhofer IPMS i GlobalFoundries połączyły siły w ramach wspólnego projektu badawczego.

Sekret tkwi w tlenku hafnu

Sercem nowej technologii jest pamięć FRAM (ferroelektryczna pamięć o swobodnym dostępie), która wykorzystuje do trwałego przechowywania danych specyficzny materiał: tlenek hafnu.

– W technologii pamięci ferroelektrycznej jony przemieszczają się bardzo szybko w sieci krystalicznej, co prowadzi do zmiany polaryzacji. Ten efekt można wykorzystać do przechowywania informacji – wyjaśnia Konrad Seidel, kierownik jednostki biznesowej Emerging Memory Solutions w Fraunhofer IPMS.

Największą zaletą tego mechanizmu jest to, że zapisane dane pozostają nienaruszone nawet po odcięciu zasilania, a odczytywać je można praktycznie dowolną liczbę razy – bez ryzyka ich utraty czy degradacji.

Od laboratorium do linii produkcyjnej

To, co odróżnia ten projekt od wielu innych eksperymentów z nowymi materiałami pamięciowymi, jest jego gotowość przemysłowa. Zespołowi udało się opracować powtarzalną metodę osadzania ferroelektrycznych komórek FRAM bezpośrednio w węźle technologicznym 22FDX firmy GlobalFoundries – platformie zaprojektowanej specjalnie pod kątem produkcji mikroprocesorów o ultraniskim poborze mocy.

– To duży krok naprzód, gdy można wykazać, że to, nad czym intensywnie się pracowało, można rzeczywiście wytwarzać w wysoce skalowalnych instalacjach przemysłowych – podkreśla dr Franz Müller, kierownik projektu w Instytucie Fraunhofer IPMS.

Parametry techniczne nowych komórek pamięci robią wrażenie: pracują przy napięciu poniżej jednego wolta, przełączają się w ciągu zaledwie kilku nanosekund i wykazują wysoką stabilność cyklu – co oznacza, że niezawodnie znoszą wielokrotne cykle zapisu i kasowania danych.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Rynek

Niedobór pamięci zagrożeniem dla rynku AI i elektroniki

Niedobór pamięci półprzewodnikowych może wpłynąć na tempo rozwoju sztucznej inteligencji, motoryzacji i elektroniki użytkowej. Eksperci wskazują na rosnące ryzyko dla wyników firm i stabilności łańcuchów dostaw.

Inne

Azotek galu i nanoporowate złoto mogą zrewolucjonizować elektronikę przemysłową

Gdyby możliwe było ograniczenie strat energii w elektronice przemysłowej o blisko jedną trzecią – bez fundamentalnej zmiany architektury systemów – brzmiałoby to jak obietnica nie do spełnienia. Projekt All2GaN, realizowany przy wsparciu Unii Europejskiej przez konsorcjum 45 organizacji z dwunastu krajów, ma ambicję właśnie tego dokonać.

Brama do sztucznej inteligencji na urządzeniach brzegowych

Tam, gdzie efektywność energetyczna decyduje o być albo nie być danego rozwiązania – w autonomicznych czujnikach, urządzeniach zasilanych bateryjnie czy systemach AI działających bezpośrednio na sprzęcie – nowa technologia pamięci może okazać się przełomowa.

– Dzięki naszej technologii pamięci nieulotnej zużycie energii jest znacznie niższe niż w przypadku istniejących rozwiązań. Umożliwia to wdrażanie sztucznej inteligencji nie tylko w centrach danych, ale także bezpośrednio w aplikacjach brzegowych, gdzie dane są przetwarzane lokalnie na urządzeniu – tłumaczy dr Maximilian Lederer, główny naukowiec w Fraunhofer IPMS.

Dla branży elektronicznej oznacza to coś więcej niż ciekawostkę technologiczną. Przystępna cenowo technologia o ultraniskim poborze mocy, połączona z dopasowanym do niej rozwiązaniem pamięciowym, otwiera realne możliwości komercjalizacji – zwłaszcza w dynamicznie rosnącym segmencie edge AI, gdzie zapotrzebowanie na wydajne, oszczędne i trwałe pamięci będzie tylko rosło.

źródło: Fraunhofer IPMS