ابتكر فريق بحثي من جامعة فودان في الصين أسرع جهاز تخزين شبه موصل تم الإعلان عنه حتى الآن، وهو نوع جديد من ذاكرة الفلاش غير المتطايرة يحمل اسم “PoX”، قادر على برمجة بتّ واحد خلال 400 بيكوثانية فقط (0.0000000004 ثانية)، ما يعادل أداء يصل إلى 25 مليار عملية في الثانية الواحدة.
عادةً ما كانت الذاكرات غير المتطايرة مثل شرائح الفلاش تعاني من بطء في عمليات الكتابة، مقارنةً بالذاكرة المتطايرة، حيث تستغرق عملية الكتابة من ميكروثانية إلى ميلي ثانية.
وعلى الرغم من قدرتها على الاحتفاظ بالبيانات دون طاقة، فإنها لم تكن مثالية لتطبيقاتالذكاء الاصطناعي، التي تتطلب سرعة عالية وتدفقاً لحظياً للبيانات.
أما ذاكرة “PoX” الجديدة، فقد نقلت هذا النوع من التخزين إلى مستوى جديد من السرعة كان في السابق حكراً على SRAM وDRAM، اللتين تكتبان البيانات في غضون 1 إلى 10 نانوثوانٍ، ولكن مع فقدان تام للمعلومات عند انقطاع الكهرباء.
السر في الغرافين: إعادة تصميم فيزياء الفلاش
قاد فريق البحث البروفيسور تشو بينغ، من مختبر الدولة الرئيسي للرقائق والأنظمة المتكاملة، الذي أعاد تصميم فيزياء شرائح الفلاش بشكل جذري، حيث استبدل الباحثون قنوات السيليكون التقليدية باستخدام غرافين ديراك ثنائي الأبعاد، واستفادوا من تقنية نقل الشحنة الباليستية لبلوغ هذه السرعة الخيالية.
شبّه الباحث المشارك ليو تشونسن هذا التطور الثوري بقفزة هائلة في عالم التخزين قائلاً:“ما فعلناه يشبه التحول من قرص تخزين U يعمل 1000 مرة في الثانية، إلى شريحة قادرة على العمل مليار مرة في طرفة عين.”
وكان الرقم القياسي العالمي السابق لسرعة برمجة الفلاش غير المتقلبة حوالي مليوني عملية في الثانية، ونظراً لأن ذاكرة PoX غير متقلبة، فإنها تحتفظ بالبيانات دون الحاجة إلى طاقة احتياطية، وهي خاصية بالغة الأهمية للجيل القادم منالذكاء الاصطناعيالطرفي والأنظمة محدودة البطاريات.
ويمكن أن يؤدي الجمع بين الطاقة المنخفضة للغاية وسرعات الكتابة بالبيكو ثانية، إلى إزالة مشكلة الذاكرة طويلة الأمد في أجهزة الاستدلال والتدريب علىالذكاء الاصطناعي، حيث يهيمن الآن نقل البيانات، وليس العمليات الحسابية، على ميزانيات الطاقة.
وإذا تم إنتاجها بكميات كبيرة، يمكن لذاكرة PoX الاستغناء عن ذاكرات التخزين المؤقت SRAM المنفصلة عالية السرعة في رقائق الذكاء الاصطناعي، مما يقلل المساحة والطاقة.
ويُمكن لهذا الجهاز تمكين تشغيل فوري لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف منخفضة الطاقة، ودعم محركات قواعد البيانات التي تحفظ مجموعات العمل كاملةً في ذاكرة وصول عشوائي (RAM) دائمة، كما يُمكن للجهاز تعزيز الجهود المحلية الصينية لتأمين الريادة في تقنيات الرقائق الأساسية.
ولم يكشف الفريق عن أرقام التحمل أو إنتاجية التصنيع، لكن قناة الغرافين تُشير إلى توافقها مع عمليات المواد ثنائية الأبعاد الحالية التي تستكشفها مصانع التصنيع العالمية بالفعل.
وقال بيان للجامعة: “يمكن لإنجازنا أن يُعيد صياغة تكنولوجيا التخزين، ويُحفز الترقيات الصناعية، ويفتح آفاقاً جديدة للتطبيقات”.
