Bežné elektronické čipy začínajú zlyhávať už pri teplote okolo 200 °C. Nový pamäťový čip vyvinutý na Univerzite v Južnej Kalifornii funguje spoľahlivo aj pri 700 °C – to je horúčava prevyšujúca teplotu roztavenej lávy.

A čo je ešte zarážajúcejšie, ani vtedy sa nenašiel limit čipu. Bolo to len o maximum, ktoré dokázalo vyvinúť testovacie zariadenie.

Trojvrstvový sendvič z extrémnych materiálov

Zariadenie je memristor, teda nanoskopická súčiastka, ktorá dokáže uchovávať informácie a zároveň aj vykonávať výpočtové operácie. Je vyskladaná ako miniatúrny sendvič: zvonka sú dve elektródové vrstvy volfrámu, vo vnútri je tenká keramická výplň oxid hafničitý a v spodnej časti je grafén.

Volfrám má spomedzi všetkých kovov najvyšší bod topenia – až 3 422 °C. Grafén je zasa plochá vrstva uhlíka hrubá iba jeden atóm.

Prečo bežné čipy zlyhávajú a prečo tento nie?

V bežných zariadeniach spôsobujú vysoké teploty migráciu kovových atómov z vrchnej elektródy cez izolačnú vrstvu. Časom tak vytvárajú vodivý kanálik, ktorý trvale prepojí elektródy a skratuje zariadenie.

Grafén tento proces narušuje: atómy volfrámu, ktoré dosiahnu rozhranie s grafénom, s ním interagujú len veľmi slabo a nepriľnú k nemu.

Výsledky testovania boli presvedčivé: pri 700 °C čip bez prerušenia uchovával dáta viac ako 50 hodín. Keď vedci testovali 30 kusov zariadení, priemerná výdrž dátových stavov dosiahla 145 hodín.

Čip pritom bez problémov zvládol aj viac ako miliardu prepnutí medzi stavmi – to je číslo, ktoré v bežnej elektronike zodpovedá celým rokom prevádzky.

Zmení pravidlá hry

Vesmírne agentúry už dlho volajú po elektronike, ktorá by fungovala aj pri teplotách nad 500 °C. To je približne povrchová teplota Venuše, ktorá zničila každú sondu, ktorá sa odvážila preniknúť do jej atmosféry.

Dnešné kremíkové čipy zlyhávajú už pri zlomku tejto teploty. „Sme teraz nad 700 stupňami a predpokladáme, že limit bude ešte vyšší,“ uviedol vedúci autor štúdie Joshua Yang.

Okrem vesmírneho prieskumu by čip mohol nájsť uplatnenie v geotermálnom vŕtaní a v jadrových či fúznych energetických systémoch. Tím vedcov už dokonca zakladá startup TetraMem, ktorý sa zameria na komerčné využitie memristorovej technológie.

„Môžete to nazvať revolúciou,“ povedal Yang. „Je to najlepšia vysokoteplotná pamäť, aká bola kedy predvedená.“

Text: Zázračná planéta

Foto: Yang et. al