Космическая память успешно протестирована в условиях экстремальной радиации

Новости МирТесен

С развитием космических миссий и удалением аппаратов от Земли, им всё чаще требуется автономно обрабатывать и сохранять собранные данные, и прогнозируется, что искусственный интеллект станет ключевым средством для управления этим постоянно увеличивающимся объёмом информации. Память, используемая в подобных системах, должна функционировать в одной из самых суровых сред, которые только можно представить.

Флеш-память NAND, применяемая в смартфонах, ноутбуках и дата-центрах, в настоящее время представляет собой наиболее эффективное решение для хранения больших объёмов информации в космических аппаратах, обеспечивая ёмкость в терабайтном диапазоне. Но воздействие космической радиации способно существенно влиять на её параметры. Радиация взаимодействует с электрическими зарядами, удерживающими данные, что может привести к их искажению или потере.

Ученые из Технологического института Джорджии представили флеш-память на основе ферроэлектрических материалов, способную выдерживать воздействие радиации в тридцать раз превышающее показатели стандартной флеш-памяти.

Ферроэлектричество – это свойство некоторых материалов поддерживать постоянную спонтанную электрическую поляризацию. В отличие от обычной флеш-памяти, такой способ хранения данных критически важен при воздействии радиации. Асиф Хан, доцент Школы электротехники и компьютерного инжиниринга Технологического института Джорджии, отметил, что радиация может легко повредить данные, содержащиеся в традиционной флеш-памяти, из-за взаимодействия с удерживаемым электрическим зарядом. Ферроэлектрическая флеш-память же не хранит информацию в виде электрического заряда, а сохраняет её в виде поляризации материала, которая отличается высокой устойчивостью к радиации.

Оксид гафния, соединение, совместимое с кремнием и в котором впервые было зафиксировано ферроэлектричество пятнадцать лет назад, служит основой для реализации этой технологии. Последние десять лет лаборатория Хана посвятила изучению потенциала этого материала. Однако, устойчивость к радиации, проявленная новой архитектурой, оказалась неожиданной даже для исследователей.

Лэнс Фернандес, аспирант, изучающий электротехнику и компьютерную инженерию, и первый автор исследования, создал ферроэлектрические чипы флеш-памяти в чистой комнате Технологического института Джорджии. Затем он передал их коллегам из Университета штата Пенсильвания для проведения радиационных испытаний. Чипы продемонстрировали устойчивость до 1 миллиона рад поглощённой дозы радиации, что соответствует воздействию 100 миллионов рентгеновских снимков. Это значение превышает все ожидаемые уровни радиационного воздействия на космические аппараты: для спутников на низкой околоземной орбите требуется устойчивость в диапазоне от 5 до 30 тысяч рад, геостационарная орбита – от 100 до 300 тысяч рад, а для миссий в дальний космос – до 1 миллиона рад.

Фернандес отметил, что для космического хранения данных важно не только функционирование памяти, но и её надёжность в условиях повышенной радиации. Асиф Хан уточнил, что ферроэлектрическая флеш-память демонстрирует устойчивость к радиации и сохраняет работоспособность даже в самых суровых условиях, что и необходимо для использования в космосе.

Исследование в журнале Nano Letters.