一種能夠在極高溫度下運(yùn)行的新型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，有望在地球上最嚴(yán)酷的環(huán)境中使用，甚至首次在金星上運(yùn)行。

當(dāng)前最堅(jiān)固的非易失性存儲(chǔ)器（NVM）設(shè)備，包括固態(tài)硬盤(pán)（SSD），在溫度達(dá)到572華氏度（300攝氏度）時(shí)會(huì)失效。但科學(xué)家們創(chuàng)造并測(cè)試了一種新的鐵電二極管（半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)裝置），即使在溫度升至1112華氏度（600攝氏度）時(shí)仍能連續(xù)工作數(shù)小時(shí)。

這意味著，使用這種二極管的傳感器和計(jì)算設(shè)備可以放置在極端環(huán)境中，例如核電站、深井油氣勘探，甚至我們的太陽(yáng)系中最熱的行星——金星，這些環(huán)境中以前的設(shè)備在幾秒鐘內(nèi)就會(huì)失效。

創(chuàng)新材料：鋁鈧氮化物

這種NVM設(shè)備使用了一種稱為鐵電鋁鈧氮化物（AlScN）的材料。該材料是材料科學(xué)的前沿成果，僅在過(guò)去五年內(nèi)才成為高性能半導(dǎo)體的選擇。

與任何分子一樣，關(guān)鍵在于原子的比例。在這里，設(shè)備基于一個(gè)厚度為45納米的AlScN二極管——這個(gè)厚度是人類頭發(fā)寬度的1800倍。

研究團(tuán)隊(duì)的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，這些設(shè)備可以承受一百萬(wàn)次讀取周期，并在超過(guò)六小時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)比。在論文中，團(tuán)隊(duì)將這一結(jié)果描述為“前所未有”。

應(yīng)用前景

這一研究建立在現(xiàn)有的可在極端溫度下運(yùn)行的半導(dǎo)體研究基礎(chǔ)上?？茖W(xué)家們表示，將這種存儲(chǔ)器添加到處理器中，可以制造幾乎可以在任何地方工作的計(jì)算機(jī)。

“從地球深處鉆探到太空探索，我們的高溫存儲(chǔ)設(shè)備可以在其他電子設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備會(huì)失敗的地方實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的計(jì)算，”賓夕法尼亞大學(xué)電氣與系統(tǒng)工程系副教授迪帕克·賈里瓦拉在聲明中說(shuō)?！斑@不僅僅是關(guān)于改進(jìn)設(shè)備，而是關(guān)于在科學(xué)和技術(shù)的新前沿領(lǐng)域開(kāi)辟新的可能?！?/p>

特別是，科學(xué)家們?cè)谡撐闹刑岬?，一種新的非硅計(jì)算設(shè)備時(shí)代可能會(huì)到來(lái)，這些設(shè)備將存儲(chǔ)和處理更緊密地集成在一起，以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)密集型任務(wù)，如人工智能（AI）。

新的技術(shù)挑戰(zhàn)與機(jī)遇

“使用小硅晶體管的傳統(tǒng)設(shè)備在高溫環(huán)境中難以工作，”賈里瓦拉補(bǔ)充道。因此，目前使用的是碳化硅技術(shù)，但它在處理速度方面遠(yuǎn)不如天然硅，并且數(shù)據(jù)密集型計(jì)算目前無(wú)法在嚴(yán)酷環(huán)境中進(jìn)行。

但科學(xué)家們相信，通過(guò)將耐熱存儲(chǔ)器和處理器整合到一個(gè)超密集的封裝中，可以最終實(shí)現(xiàn)其他行星上的AI處理能力。

這種新型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備不僅有望在極端環(huán)境中運(yùn)行，還可能引領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)新的科學(xué)與技術(shù)前沿，實(shí)現(xiàn)以前難以想象的任務(wù)和應(yīng)用。