علماء يطورون وحدات ذاكرة تتحمل حرارة تقارب درجة حرارة انصهار الألمنيوم
⬤ تمكن علماء في جامعة بنسلفانيا من تطوير وحدة ذاكرة جديدة عالية التحمل والمقاومة للحرارة، بحيث تصمد حتى 600 درجة مئوية.
⬤ تكفي هذه الحرارة لصهر العديد من المعادن مثل الرصاص، وتقترب من حرارة انصهار معدن الألمنيوم حتى، مما يوضح كمية مقاومة الحرارة.
⬤ في الوقت الحالي، ستكون وحدات التخزين هذه محدودة ببضعة ميجا بايت فقط، لكن من غير المستبعد أن نشهد مستويات أعلى مستقبلاً.
مع اقتراب فصل الصيف، تشرع درجات الحرارة بالارتفاع، ويعلم معظمنا جيداً ما يحدث للهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية المحمولة الأخرى عندما تتعرض للحرارة الزائدة. لكن يبدو وأنّ البعض يخطط لجعل هذه الهواجس جزءاً من الماضي، حيث كشف باحثون في جامعة بنسلفانيا النقاب عن جهاز ذاكرة شديد التحمل قادر على تحمل درجات حرارة قاسية، وهو تطور يبشر بالخير ليس فقط للهواتف الذكية، ولكن أيضاً لأجهزة الذكاء الاصطناعي التي تعمل في ظروف قاسية.
ففي دراسة نُشرت مؤخراً في مجلة Nature Electronics من قبل باحثين من جامعة بنسلفانيا، إلى جانب فرق الهندسة الخاصة بهم، جرى استعراض تقنية ذاكرة قادرة على تحمل درجات حرارة تصل إلى 1100 درجة فهرنهايت (593 درجة مئوية)، مع الإبقاء على مستويات التحمل العالية هذه لأكثر من 60 ساعة، مما يُظهر ثباتاً وموثوقيةً استثنائيين.
ميجابايت فقط – في الوقت الحالي
صمم الفريق جهازاً غير متبدّل، مما يعني أنّ بمقدوره الاحتفاظ بالمعلومات بدون مصدر طاقة نشط. وعلى عكس محركات الأقراص التقليدية القائمة على السيليكون والتي تبدأ بالفشل عند حوالي 392 درجة فهرنهايت (200 درجة مئوية)، فإن جهاز الفريق المُستحدث يستخدم نترات سكانديوم الألومنيوم (AlScN) ذات الخواص الكهربائية الفريدة. إذ يتمتع هذا المركّب بالقدرة المميّزة على الحفاظ على حالات كهربائية محددة، حتى في درجات حرارة أعلى بكثير.
يتألّف جهاز الذاكرة شديد التحمل من تكوين فلز-عازل-فلز مع طبقة رقيقة من AlScN محصورة بين أقطاب من النيكل والبلاتين. وقد أُعدّ هذا التصميم الفريد ونُفّذ بعناية لضمان التوافق مع أجهزة كربيد السيليكون المنطقية عالية الحرارة، مما يتيح لجهاز الذاكرة العمل إلى جانب أنظمة الحوسبة عالية الأداء المخصصة للظروف القاسية.
وقال ديب جاريوالا، أحد الباحثين القائمين على المشروع: «تواجه الأجهزة التقليدية التي تستخدم ترانزستورات سيليكون صغيرة صعوبة في العمل في بيئات ذات درجات حرارة عالية، وهو قيد يحد من معالجات السيليكون، لذلك يُستخدم كربيد السيليكون بدلاً من ذلك.»
وأضاف: «في حين أن تقنية كربيد السيليكون رائعة، إلا أنها لا تقترب بأي حال من قوة معالجة معالجات السيليكون، وبالتالي لا يمكن إجراء المعالجة المتقدمة والحوسبة التي تستهلك بيانات كبيرة مثل الذكاء الاصطناعي في بيئات ذات درجات حرارة عالية أو أي بيئات قاسية. إن ثبات جهاز الذاكرة الخاص بنا يمكن أن يسمح بتكامل الذاكرة والمعالجة بشكل أقرب معاً، مما يحسن سرعة، وتعقيد، وكفاءة الحوسبة. ونحن نسمي ذلك الحوسبة المحسنة بالذاكرة، ونعمل مع فرق أخرى لتهيئة المسرح للذكاء الاصطناعي في بيئات جديدة.»
على الرغم من التقدم الملحوظ، لن تتوفر التكنولوجيا الجديدة إلا بسعة تخزين صغيرة في البداية، وقد أشار جاريوالا إلى ذلك بالقول: «بناءً على الحجم الحالي للأجهزة وإمكانية توسيع نطاق عملية التصنيع لدينا، يمكننا بسهولة تحقيق سعة تخزين تتراوح بين 10 ميجابايت إلى مئات الميجابايت. هدفنا هو تسويق شرائح الميجابايت هذه من خلال شركتنا الناشئة في المستقبل القريب إلى المتوسط.»
