Японские инженеры создали память, работающую лучше при миниатюризации

Инженеры Института науки Токио создали сверхмалую ячейку памяти, которая работает тем эффективнее, чем сильнее её уменьшают. Прототип диаметром 25 нанометров на базе оксида гафния обходит фундаментальное ограничение электроники — утечку заряда при миниатюризации, открывая путь к производству чипов, почти не расходующих энергию.

Классическая микроэлектроника упирается в физический предел: при уменьшении транзисторов ток начинает «утекать», вызывая перегрев и быстрый разряд батареи. Группа профессора Ютаки Мадзимы предложила альтернативу — сегнетоэлектрический туннельный переход. В отличие от привычных схем, здесь данные кодируются не движением электронов, а изменением внутренней поляризации материала. Энергия тратится только на короткий импульс для переключения состояния между нулем и единицей, после чего информация сохраняется неограниченно долго без внешней подпитки.

Главным препятствием для внедрения таких систем долгое время оставались дефекты в структуре кристаллов. Японские исследователи решили проблему, изменив геометрию производства. Они использовали оксид гафния и нагрели электроды до получения полусферической формы. Такая конфигурация превращает слой материала в подобие идеального монокристалла, где почти нет границ, через которые мог бы бесконтрольно рассеиваться заряд. В ходе тестов выяснилось, что при достижении 25 нанометров устройство не только сохраняет стабильность, но и демонстрирует лучшие показатели проводимости, чем его крупные аналоги.

Технология перспективна для создания нейроморфных процессоров, имитирующих работу человеческого мозга. Поскольку оксид гафния уже является стандартным материалом в полупроводниковой индустрии, переход на новую архитектуру не потребует радикальной перестройки существующих заводов. В перспективе это позволит выпускать носимую электронику, способную работать месяцы без подзарядки, и значительно снизить энергопотребление дата-центров, занятых обучением нейросетей.