Число больше не обязательно превращать в цепочку нулей и единиц. Специалисты Sandia National Laboratories создали ETCRAM, аналоговую память, где значение кодируется химическим состоянием материала, а считывается через его электрическое сопротивление. Одна ячейка способна удерживать тысячи промежуточных состояний и сохранять выбранное значение без постоянного питания.
ETCRAM расшифровывается как electro-thermo-chemical random-access memory, электро-термохимическая память с произвольным доступом. В обычной цифровой памяти ячейка различает несколько строго заданных состояний, а ETCRAM плавно меняет сопротивление в огромном диапазоне. Похожую идею многоуровневого хранения инженеры развивают и в других направлениях: недавно созданный ДНК-мемристор тоже объединил память и обработку сигнала внутри одного физического элемента.
Главную роль в ETCRAM играет движение кислородных вакансий внутри оксида переходного металла. Электрический импульс запускает электрохимическую реакцию и меняет состав материала в объёме, а вместе с ним меняется проводимость. Получается своеобразный химический регулятор: конкретной концентрации дефектов соответствует определённое сопротивление, которое можно использовать как сохранённое аналоговое число.
Медленная электрохимия обычно мешает строить на подобных процессах быструю память. Команда Sandia добавила локальный нагреватель, который повышает температуру ячейки во время записи и ускоряет перемещение кислородных вакансий. После программирования нагрев прекращается, а новое состояние сохраняется. Такой принцип отличается от многих мемристоров, где сопротивление меняют за счёт формирования микроскопических проводящих каналов, склонных к шуму и разбросу параметров.
В работе в Device разработчики получили линейные состояния сопротивления в диапазоне девяти порядков и продемонстрировали тысячи программируемых уровней. На массиве из 100 устройств среднее изменение сохранённых аналоговых значений за два месяца осталось меньше 1%. Авторы также показали возможность интеграции ячеек с КМОП-схемами и устойчивость к электрическим и тепловым помехам.
По оценке Sandia, ETCRAM обеспечивает примерно в 100 раз более высокую точность, чем современные аналоговые технологии памяти, а доступный динамический диапазон увеличивается минимум на три порядка. Симуляции матричных вычислений показали потенциальную эффективность свыше 1000 TOPS на ватт. Реальные серийные чипы до таких показателей ещё не дошли, но сама возможность считать непосредственно там, где хранится аналоговое значение, помогает устранить энергозатратную пересылку данных между памятью и процессором. Похожую задачу решают новые нейроморфные чипы, где память и вычисления стараются физически сблизить.
Разработчики рассматривают ETCRAM прежде всего для датчиков, периферийных ИИ-систем, лидаров, фазированных антенных решёток и другой электроники, которой приходится постоянно обрабатывать аналоговые сигналы. Sandia представила ETCRAM как технологию на ранней стадии развития и уже испытывает другие сочетания материалов. Сроков появления коммерческой памяти команда пока не называет.
Многоуровневое кодирование постепенно становится самостоятельным направлением развития вычислительного «железа». В феврале инженеры показали атомно-тонкий транзистор, способный различать 3024 состояния вместо привычного выбора между двумя уровнями.
Sandia параллельно изучает и другие способы сократить энергетические расходы вычислений. В начале 2026 года лаборатория показала нейроморфные системы, которые при энергопотреблении около 20 Вт на отдельных научных задачах смогли заметно опередить традиционные GPU.
Эксперименты всё чаще уходят ещё дальше от привычной цифровой архитектуры. Недавно волновой процессор впервые напрямую управлял роботом, формируя решение через физическую интерференцию вместо последовательных цифровых операций. ETCRAM развивает ту же общую идею с другой стороны: материал внутри микросхемы становится не пассивным хранилищем битов, а непосредственной частью вычисления.
