Група дослідників із Університету Південної Каліфорнії випадково створила революційний чип, здатний стабільно працювати за температур, які перевищують температуру розплавленої лави. Це відкриття може суттєво змінити підходи до розробки електроніки для екстремальних умов і відкрити нові можливості як для індустрії, так і для науки.
Про це розповідає ProIT
Унікальна структура та прорив у матеріалознавстві
Традиційно високі температури були серйозною перепоною для роботи мікросхем: більшість сучасних чипів втрачають функціональність вже при 200°C. Однак новий чип, створений дослідниками, продемонстрував стабільну роботу при 700°C, що значно перевищує параметри існуючих рішень. Це стало можливим завдяки особливій структурі пристрою: «бутерброд» із вольфраму, тонкого керамічного шару та графену.
Саме графен виступає ключовим бар’єром для дифузії атомів вольфраму, запобігаючи коротким замиканням, які зазвичай виникають у звичайних чипах під час перегріву.
“Це можна назвати революцією”, — стверджує Джошуа Ян, провідний дослідник проєкту.
Потенціал для космічних місій, ШІ та промисловості
Вихід за межі так званої «теплової стелі» відкриває шлях для створення електроніки, здатної працювати в умовах екстремального нагріву — наприклад, під час дослідження планет із високою температурою поверхні або буріння надглибоких свердловин. Окрім того, новий чип може значно покращити енергоефективність і швидкість виконання математичних обчислень у системах штучного інтелекту, оскільки здатен проводити розрахунки без втрати продуктивності навіть за екстремальних температур.
Під час тестування пристрій зберігав дані понад 50 годин при 700°C, витримав більше мільярда циклів перемикання та споживав лише 1,5 вольта зі швидкістю перемикання в кілька десятків наносекунд. Для порівняння, сучасні чипи у смартфонах чи супутниках починають деградувати вже після кількох годин при 200°C.
Крім того, два з трьох матеріалів — вольфрам і оксид гафнію — вже широко використовуються в сучасній напівпровідниковій промисловості. Графен, хоча й новий для масового виробництва, вже інтегрується найбільшими виробниками, такими як TSMC і Samsung, у свої технологічні дорожні карти.
Дослідження виконувалося в межах центру CONCRETE (Center of Neuromorphic Computing under Extreme Environments) за підтримки Науково-дослідної лабораторії ВПС США.