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AI计算机或可在极端环境中运行，如金星

发布日期：2024-05-24     69 次

一种能够在极高温度下运行的新型计算机存储设备，有望在地球上最严酷的环境中使用，甚至首次在金星上运行。

当前最坚固的非易失性存储器（NVM）设备，包括固态硬盘（SSD），在温度达到572华氏度（300摄氏度）时会失效。但科学家们创造并测试了一种新的铁电二极管（半导体开关装置），即使在温度升至1112华氏度（600摄氏度）时仍能连续工作数小时。

这意味着，使用这种二极管的传感器和计算设备可以放置在极端环境中，例如核电站、深井油气勘探，甚至我们的太阳系中最热的行星——金星，这些环境中以前的设备在几秒钟内就会失效。

创新材料：铝钪氮化物

这种NVM设备使用了一种称为铁电铝钪氮化物（AlScN）的材料。该材料是材料科学的前沿成果，仅在过去五年内才成为高性能半导体的选择。

与任何分子一样，关键在于原子的比例。在这里，设备基于一个厚度为45纳米的AlScN二极管——这个厚度是人类头发宽度的1800倍。

研究团队的一个重要发现是，这些设备可以承受一百万次读取周期，并在超过六小时内保持稳定的开关比。在论文中，团队将这一结果描述为“前所未有”。

应用前景

这一研究建立在现有的可在极端温度下运行的半导体研究基础上。科学家们表示，将这种存储器添加到处理器中，可以制造几乎可以在任何地方工作的计算机。

“从地球深处钻探到太空探索，我们的高温存储设备可以在其他电子设备和存储设备会失败的地方实现先进的计算，”宾夕法尼亚大学电气与系统工程系副教授迪帕克·贾里瓦拉在声明中说。“这不仅仅是关于改进设备，而是关于在科学和技术的新前沿领域开辟新的可能。”

特别是，科学家们在论文中提到，一种新的非硅计算设备时代可能会到来，这些设备将存储和处理更紧密地集成在一起，以应对数据密集型任务，如人工智能（AI）。

新的技术挑战与机遇

“使用小硅晶体管的传统设备在高温环境中难以工作，”贾里瓦拉补充道。因此，目前使用的是碳化硅技术，但它在处理速度方面远不如天然硅，并且数据密集型计算目前无法在严酷环境中进行。

但科学家们相信，通过将耐热存储器和处理器整合到一个超密集的封装中，可以最终实现其他行星上的AI处理能力。

这种新型计算机存储设备不仅有望在极端环境中运行，还可能引领我们进入一个新的科学与技术前沿，实现以前难以想象的任务和应用。


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