Исследователи из Фуданского университета в Шанхае разработали самую быструю в мире флеш-память, способную записывать данные со скоростью 25 миллиардов бит в секунду. Устройство, названное PoX, превосходит существующие аналоги в тысячи раз и открывает путь к созданию нового класса систем хранения данных. Технология обещает революцию в развитии искусственного интеллекта (ИИ), смартфонов и ноутбуков, а ее массовое производство планируется в ближайшие годы.
Флеш-память PoX, созданная на основе графенового канала с двумерной структурой Дирака, записывает один бит данных всего за 400 пикосекунд (0,4 наносекунды), что эквивалентно 25 миллиардам операций в секунду. Это в 12,5 тысяч раз быстрее предыдущего рекорда для энергонезависимой памяти и даже превосходит скорость оперативной памяти (DRAM и SRAM), которой требуется 1–10 наносекунд на запись бита. В отличие от энергозависимой памяти, PoX сохраняет данные без питания, что делает ее идеальной для устройств с ограниченной батареей, таких как смартфоны и автономные ИИ-системы.
Ключом к успеху стала замена традиционного кремния на графен — материал, обеспечивающий почти мгновенное движение электронов без сопротивления. Ученые также применили технологию двумерной суперинжекции, устраняющую «узкие места» при передаче заряда в ячейку памяти.
«Используя ИИ для оптимизации процессов, мы довели энергонезависимую память до теоретического предела скорости», — отметил руководитель проекта профессор Чжоу Пэн.
Новая технология особенно перспективна для ИИ-устройств, где скорость обработки данных критически важна. Современные ускорители ИИ, такие как чипы Nvidia, обрабатывают терабайты информации в реальном времени, но часто сталкиваются с ограничениями медленной памяти. PoX может устранить эти барьеры, ускорив обучение нейросетей и логический вывод.
«Представьте USB-накопитель, выполняющий миллиарды операций в секунду вместо тысяч», — подчеркнул соавтор исследования Лю Чуньсэнь.
Помимо ИИ, PoX обещает преобразить потребительскую электронику. Смартфоны и ноутбуки с такой памятью смогут включаться мгновенно, а приложения будут загружаться без задержек. Технология также позволит сократить энергопотребление и размеры чипов, заменив высокоскоростные кэши SRAM в процессорах. Это особенно важно для компактных гаджетов и «зеленых» вычислений, где энергия расходуется на обработку, а не на перемещение данных.
Первые прототипы PoX уже прошли тестирование, подтвердив заявленную производительность. Исследователи сотрудничают с китайскими производителями полупроводников, чтобы подготовить технологию к массовому выпуску. Однако точные сроки запуска производства пока не объявлены. Эксперты предполагают, что процесс масштабирования займет несколько лет из-за необходимости адаптации существующих линий и проверки долговечности ячеек памяти (количества циклов перезаписи).
Традиционная флеш-память, например MLC и TLC, имеет ограниченный ресурс — от нескольких сотен до десятков тысяч циклов записи, что особенно критично при использовании современных техпроцессов. О долговечности PoX данных пока нет, но ученые уверены, что графеновая структура повысит надежность.
«Наш прорыв может переопределить технологии хранения данных и ускорить индустриальные преобразования», — заявил Чжоу Пэн.
Разработка PoX укрепляет позиции Китая в глобальной гонке за лидерство в полупроводниковой отрасли. В 2024 году страна вложила около 1 трлн юаней (138 млрд долларов) в развитие ИИ и микроэлектроники, стремясь снизить зависимость от западных технологий. Основные производители флеш-памяти, такие как Samsung, Micron и SK Hynix, пока не представили аналогичных решений, но активно работают над 3D NAND и другими инновациями. PoX может дать Китаю конкурентное преимущество, особенно если технология выйдет на рынок раньше.
Однако эксперты отмечают, что внедрение графеновой памяти потребует значительных инвестиций в производственные мощности. Совместимость с существующими техпроцессами, основанными на кремнии, также остается под вопросом. Тем не менее, интерес китайских фабрик к PoX уже высок, а публикация исследования в журнале Nature подтверждает его научную значимость.
Если PoX оправдает ожидания, она может стать основой для нового поколения устройств хранения данных, от автономных роботов до сверхбыстрых дата-центров. В ближайшие годы ученые планируют создать более крупные версии чипа и продемонстрировать его в реальных устройствах. Успех проекта может не только преобразить электронику, но и усилить позиции Китая в технологической конкуренции.
Создание флеш-памяти PoX — это прорыв, который выводит Китай на передовые позиции в области хранения данных. Скорость в 25 миллиардов бит в секунду и энергоэффективность открывают новые возможности для ИИ, смартфонов и ноутбуков. Хотя массовое производство еще впереди, технология уже привлекает внимание индустрии и обещает изменить ландшафт электроники в ближайшее десятилетие.