Чипы памяти выдержали дозу до 1 миллиона рад

Космические миссии уходят все дальше от Земли, и аппаратам приходится все чаще самостоятельно обрабатывать и хранить собранные данные. Ожидается, что искусственный интеллект станет ключевым инструментом для управления этим постоянно растущим объемом информации. Основная память таких систем должна быть способна выдерживать одну из самых агрессивных сред — космическую радиацию.

Современным стандартом для хранения больших объемов данных (до терабайт) в космосе сегодня является флеш-память типа NAND — та же технология, что используется в смартфонах, ноутбуках и дата-центрах. Однако ее эффективность в космосе снижается из-за радиации. Она взаимодействует с электрическими зарядами в ячейках памяти, которые хранят данные, приводя к их искажению или потере.

Исследователи из Технологического института Джорджии создали решение этой проблемы — флеш-память на основе ферроэлектрических материалов. Эта новая версия продемонстрировала способность выдерживать уровни радиации, в 30 раз превышающие пределы для обычной флеш-памяти.

Ферроэлектричество — это способность определенных материалов сохранять постоянную спонтанную электрическую поляризацию. Именно эта поляризация, а не захваченные заряды, используется для хранения данных в новой памяти. Как пояснил Асиф Хан, доцент Школы электротехники и компьютерного инжиниринга Технологического института Джорджии, в традиционной флеш-памяти радиация легко повреждает данные через взаимодействие с зарядами. В ферроэлектрической же памяти данные хранятся как поляризация материала, которая обладает гораздо более высокой устойчивостью к радиационным воздействиям.

Ключевым материалом, обеспечивающим эту устойчивость, является оксид гафния — соединение, совместимое с кремнием, в котором ферроэлектрические свойства были обнаружены 15 лет назад. Лаборатория Хана посвятила последнее десятилетие изучению его потенциала. Уровень радиационной стойкости, продемонстрированный новой архитектурой, стал неожиданностью даже для самих разработчиков.

Лэнс Фернандес, аспирант в области электротехники и компьютерного инжиниринга и ведущий автор исследования, изготовил опытные образцы ферроэлектрических чипов в чистой комнате Технологического института Джорджии. Затем чипы были отправлены партнерам из Университета штата Пенсильвания для радиационных испытаний. Результаты впечатлили: чипы выдержали дозу до 1 миллиона рад (поглощенная доза радиации). Этот показатель превышает требования к радиационной стойкости для всех типов космических миссий, от низкой околоземной орбиты до дальнего космоса.

Фернандес подчеркнул, что для космических применений недостаточно, чтобы память просто функционировала — она должна сохранять надежность в условиях экстремальной радиации. Асиф Хан добавил, что их ферроэлектрическая флеш-память не только устойчива к радиации, но и остается надежной в исключительно жестких условиях, что критически важно для работы в космосе.

---

*****

---