Um novo armazenamento computacional que possa operar em temperaturas tão altas que as rochas comecem a derreter poderia abrir caminho para computadores que funcionem nos ambientes mais severos da Terra – e, pela primeira vez, em Vênus.
Os dispositivos de memória não volátil (NVM) atuais mais resistentes – que incluem unidades de estado sólido (SSDs) – falham quando as temperaturas atingem 572 graus Fahrenheit (300 graus Celsius). Mas os cientistas criaram e testaram um novo díodo ferroelétrico (um dispositivo de comutação semicondutor) que continuou a funcionar durante horas mesmo quando aumentaram a temperatura para 1.112 graus F (600 C).
Isso significa que sensores e dispositivos de computação que usam o diodo podem ser colocados em ambientes extremos – como usinas nucleares, exploração profunda de petróleo e gás ou nossos sistema solardo planeta mais quente – onde anteriormente teriam falhado em segundos.
O dispositivo NVM, descrito em artigo publicado em 29 de abril na revista Eletrônica da Natureza, é feito com um material chamado nitreto ferroelétrico de alumínio e escândio (AlScN). Está na vanguarda da ciência dos materiais, tendo apenas surgiu como uma opção para semicondutores de alto desempenho nos últimos cinco anos.
Como acontece com qualquer molécula, a chave é a proporção de átomos. Aqui, o dispositivo foi baseado em um diodo AlScN que media 45 nanômetros de espessura – 1.800 vezes menor que a largura de um fio de cabelo humano.
Relacionado: Novo disco óptico em ‘escala de petabit’ pode armazenar tanta informação quanto 15.000 DVDs
“Se for muito fino, o aumento da atividade pode impulsionar a difusão e degradar um material”, disse Dhiren Pradhanpesquisador de pós-doutorado em engenharia elétrica e de sistemas na Universidade da Pensilvânia, em um declaração“Se for muito grosso, lá se vai a comutação ferroelétrica que procurávamos, uma vez que a tensão de comutação aumenta com a espessura e há uma limitação para isso em ambientes operacionais práticos. Então, meu laboratório e o laboratório de Roy Olsson trabalharam juntos por meses para encontrar isso Espessura dos Cachinhos Dourados.”
Uma das descobertas mais notáveis da equipe é que os dispositivos poderiam lidar com um milhão de ciclos de leitura e manter uma relação liga-desliga estável por mais de seis horas. No artigo, a equipe descreveu esse resultado como “sem precedentes”.
O trabalho baseia-se em pesquisas existentes sobre semicondutores que também podem operar em temperaturas extremas. Adicione essa memória a um processador e você terá um computador que pode funcionar em praticamente qualquer lugar, disseram os cientistas.
“Da perfuração profunda à exploração espacial, nossos dispositivos de memória de alta temperatura poderiam levar à computação avançada, onde outros dispositivos eletrônicos e de memória falhariam”, disse Jariwala Profundo, professor associado de engenharia elétrica e de sistemas da Universidade da Pensilvânia, no comunicado. “Não se trata apenas de melhorar os dispositivos; trata-se de permitir novas fronteiras na ciência e na tecnologia.”
Em particular, os cientistas afirmaram no seu artigo que poderá surgir uma nova era de dispositivos de computação sem silício, que integrem memória e processamento mais próximos para tarefas com grande volume de dados, como inteligência artificial (IA).
“Dispositivos convencionais que usam pequenos transistores de silício têm dificuldade em trabalhar em ambientes de alta temperatura”, acrescentou Jariwala. É por isso que a tecnologia de carboneto de silício é usada atualmente, mas é muito mais lenta que o silício natural em termos de poder de processamento, e a computação com muitos dados não pode ocorrer atualmente em ambientes hostis.
Mas os cientistas acreditam que uma nova abordagem – combinando memória resistente ao calor e processador num pacote ultradenso – pode finalmente levar ao processamento de IA em condições extremas noutros planetas.
