100 миллионов рентгенов в одном чипе. Учёные создали память для самых дальних космических миссий

Космические аппараты всё дальше уходят от Земли, поэтому всё больше данных приходится хранить и обрабатывать прямо на борту. Для миссий с ИИ нужна память, которая не начнёт терять информацию под действием радиации. Обычная NAND-память плохо переносит такую среду, и инженеры ищут более стойкую замену.

Исследователи из Технологического института Джорджии разработали вариант NAND-памяти на основе сегнетоэлектрических материалов. Новая архитектура выдержала уровень радиации в 30 раз выше, чем обычная NAND-память. Работа опубликована в журнале Nano Letters.

Обычная NAND-память хранит данные в виде захваченного электрического заряда. Такая технология стоит в смартфонах, ноутбуках, дата-центрах и сейчас остаётся одним из основных способов хранить большие объёмы информации в космосе. Радиация может менять заряд внутри ячеек, из-за чего записанные данные повреждаются.

Сегнетоэлектрическая NAND-память работает иначе. Данные хранятся не в заряде, а в поляризации материала. Поляризация лучше переносит воздействие излучения, поэтому ячейки остаются надёжными даже в жёстких условиях.

Основой разработки стал оксид гафния. Материал совместим с кремниевыми технологиями, а сегнетоэлектрические свойства у оксида гафния открыли около 15 лет назад. Лаборатория профессора Асифа Хана изучает соединение уже около 10 лет.

Опытные чипы изготовил аспирант Лэнс Фернандес в чистой комнате Georgia Tech. Затем образцы отправили в Пенсильванский университет на радиационные испытания. Микросхемы выдержали дозу до одного миллиона рад, что сопоставимо со 100 миллионами рентгеновских снимков.

Такой запас перекрывает требования для разных типов космических аппаратов. Спутникам на низкой околоземной орбите обычно нужна стойкость от 5000 до 30 000 рад, геостационарным аппаратам требуется от 100 000 до 300 000 рад, а дальние миссии могут доходить до одного миллиона рад.

Профессор Асиф Хан объяснил в пресс-релизе, что традиционная флеш-память теряет надёжность из-за радиации, которая взаимодействует с захваченным зарядом. Сегнетоэлектрическая NAND-память хранит данные через поляризацию, а такой механизм намного устойчивее к излучению.

Разработка может пригодиться спутникам, бортовым компьютерам и аппаратам дальнего космоса. Чем больше научных данных и задач ИИ обрабатывается прямо на борту, тем важнее становится память, которая сохраняет информацию не только после запуска, но и после долгой работы в радиационной среде.