Дослідники Фуданьського університету в Шанхаї розробили експериментальну енергонезалежну пам’ять, де для зберігання одного біта інформації достатньо лише одного електрона. Результати їхньої роботи опубліковано 16 липня в журналі Science.

Нову технологію назвали Guiyi («Гуйі») — на честь буддійської концепції «Єдності», що описує незбагненну множину в чомусь гранично малому. На відміну від сучасної флеш-пам’яті, де для формування одного біта потрібен заряд із сотень тисяч електронів, ця розробка забезпечує принципово вищу щільність зберігання даних.

Головною проблемою для створення одноелектронної пам’яті була паразитна крайова ємність, через яку електромагнітне поле між електродами накопичує сторонній заряд, що у шумах приховує сигнал від одного електрона. Щоб усунути цей ефект, вчені застосували атомарно тонкі двовимірні матеріали та розробили самовирівнювальну планарну архітектуру, де стік, канал і витік розміщені в одній площині. Шар графену виконує роль бар’єра, який утримує захоплений електрон у зоні зберігання.

Додавання або видалення одного електрона в комірці змінює порогову напругу транзистора на 0,5 В — цього достатньо, щоб два стани комірки впевнено розрізняла звичайна сучасна електроніка. Це майже вдесятеро більше, ніж у експерименті 1997 року, де одноелектронний сигнал становив близько 55 мВ і утримувався менше п’яти секунд. Нова комірка зберігає стан без живлення при кімнатній температурі. Автори також анонсували роботу над багаторівневим записом з використанням одного електрона.

Технологія має безпосередній зв’язок із розвитком штучного інтелекту. Одноелектронна пам’ять дозволить зберігати більше даних поруч із обчислювальними блоками, що скоротить енерговитрати на їхню передачу. Розробники очікують, що це зробить майбутні системи зі складними мовними моделями значно ефективнішими.

Наразі продемонстровано лише окремий лабораторний пристрій. Для масового виробництва потрібно підтвердити ресурс перезапису, швидкодію, відсоток придатних комірок і стабільність параметрів у промислових умовах. Восени цього року планують заснувати окрему компанію для комерційного просування розробки, яка має вивести продукт на ринок протягом трьох-п’яти років.