25 миллиардов операций в секунду: китайские учёные создали самую быструю энергонезависимую память для ИИ-ускорителей

Исследователи из Фуданьского университета в Шанхае представили полупроводниковую память PoX, которая устанавливает мировой рекорд скорости записи данных — 400 пикосекунд (0,4 наносекунды) на бит. Это позволяет выполнять до 25 миллиардов операций в секунду, что в 12,5 тыс. раз быстрее предыдущего рекорда энергонезависимой флэш-памяти. Результаты работы открывают путь к созданию нового класса устройств хранения данных, способных соперничать с оперативной памятью (DRAM) по скорости, но без потери информации при отключении питания.

Ключевым отличием PoX от традиционной флэш-памяти стал переход от кремниевых каналов к двумерному дираковскому графену. Этот материал, благодаря особому переносу заряда, обеспечивает движение электронов без рассеяния, что резко снижает задержки. Учёные оптимизировали длину канала, добившись эффекта двумерной суперинжекции — механизма, который устраняет «узкое место» при инжекции заряда в ячейку памяти. По словам руководителя проекта, профессора Чжоу Пэна, использование алгоритмов ИИ для расчёта параметров структуры позволило приблизиться к теоретическому пределу скорости.

«Представьте, что USB-накопитель вместо тысячи операций в секунду начинает выполнять миллиард — именно такой скачок мы совершили», — пояснил соавтор исследования Лю Чуньсэнь. Современные флэш-чипы, применяемые в SSD-накопителях, тратят на запись микро- или миллисекунды, что критически замедляет работу нейросетей, обрабатывающих терабайты данных в реальном времени. PoX, сохраняя информацию без постоянного питания, может заменить не только медленную флэш-память, но и энергозатратные кэши SRAM в чипах ИИ, сократив площадь кристалла и потребление на 30–50%.

Технология особенно перспективна для устройств с ограниченным энергопакетом — например, смартфонов или периферийных ИИ-устройств. В перспективе она позволит реализовать мгновенное включение гаджетов и хранение всего рабочего набора данных в постоянной памяти, ускорив обучение нейросетей и логический вывод. Кроме того, PoX может стать основой для экосистемы «зелёных» вычислений, где энергия тратится не на перемещение данных, а на их обработку.

Несмотря на отсутствие данных о долговечности ячеек (количество циклов перезаписи) и совместимости с массовым производством, разработка уже привлекла внимание китайских фабрик полупроводников. Сейчас команда Фуданьского университета тестирует массивы ячеек PoX и работает над увеличением их плотности. Коммерческие образцы могут появиться к концу 2026 года.

 Источник: interestingengineering.com, Изображение