Un nou chip rezistent la 1300°F (700°C) ar putea revoluționa Inteligența Artificială.
Un dispozitiv de memorie rezistent la căldură, care funcționează perfect la 700°C, ar putea transforma totul, de la explorarea spațială până la calculul AI.
Un dispozitiv de memorie nou dezvoltat poate supraviețui căldurii extreme – până la 700°C – fără a se defecta, depășind o barieră majoră în electronică. Mai surprinzător, ar putea accelera dramatic calculele AI, folosind mult mai puțină energie.
Electronica modernă alimentează totul, de la smartphone-uri până la sateliți, dar toate au o limitare majoră: căldura. Odată ce temperaturile urcă peste aproximativ 200 de grade Celsius, majoritatea dispozitivelor încep să se defecteze. Timp de zeci de ani, această barieră termică a fost una dintre cele mai dificile provocări în inginerie.
Cercetătorii de la Universitatea din California de Sud cred acum că au găsit o cale de a depăși această limită. Într-un studiu publicat pe 26 martie 2026 în *Science*, o echipă condusă de Joshua Yang, profesor titular Arthur B. Freeman la Departamentul Ming Hsieh de Inginerie Electrică și Informatică de la USC Viterbi School of Engineering și USC School of Advanced Computing, a dezvăluit un nou tip de dispozitiv de memorie care continuă să funcționeze la 700 de grade Celsius (~1300 de grade Fahrenheit). Această temperatură depășește lava topită și depășește cu mult orice a fost realizat anterior pentru această clasă de tehnologie. Dispozitivul nu a arătat niciun semn de defecțiune. De fapt, 700 de grade a fost pur și simplu maximul pe care echipamentul lor îl putea testa.
„Puteți numi aceasta o revoluție”, a spus Yang. „Este cea mai bună memorie pentru temperaturi înalte demonstrată vreodată.”
**Un Memristor Construit pentru Căldură Extremă**
Noul dispozitiv este cunoscut sub numele de memristor, o componentă la scară nanometrică care poate atât stoca date, cât și efectua calcule. Este construit ca o structură microscopică stratificată, cu doi electrozi pe fiecare parte și un strat ceramic subțire între ele.
Jian Zhao, primul autor al studiului, a construit dispozitivul folosind tungsten pentru electrodul superior, ceramică de oxid de hafniu la mijloc și grafen pentru stratul inferior. Tungstenul are cel mai înalt punct de topire dintre toate elementele, în timp ce grafenul, o foaie de carbon cu grosimea de un singur atom, este cunoscut pentru rezistența sa excepțională și rezistența la căldură. Această combinație a produs performanțe remarcabile.
Dispozitivul a păstrat datele mai mult de 50 de ore la 700 de grade, fără a fi nevoie să fie reîmprospătat. De asemenea, a suportat peste un miliard de cicluri de comutare la acea temperatură și a funcționat la doar 1,5 volți, cu viteze măsurate în zeci de nanosecunde.
**O Descoperire Neașteptată**
Descoperirea nu a făcut parte din planul inițial al echipei. Inițial, încercau să creeze un dispozitiv diferit pe bază de grafen, care nu a funcționat conform așteptărilor. Pe parcurs, au întâlnit ceva surprinzător.
„Sincer, a fost din întâmplare, așa cum sunt majoritatea descoperirilor”, a spus Yang. „Dacă îl poți prezice, de obicei nu este surprinzător și, probabil, nu este suficient de semnificativ.”
Investigații suplimentare au dezvăluit de ce dispozitivul a funcționat atât de bine. În electronica convențională, căldura determină migrarea lentă a atomilor de metal din electrodul superior prin stratul ceramic. În cele din urmă, aceștia ajung la electrodul inferior, creând o conexiune permanentă care scurtcircuitează dispozitivul și îl lasă blocat în starea pornit.
Grafenul previne această defecțiune. Interacțiunea sa cu tungstenul este, așa cum a descris-o Yang, similară cu uleiul și apa. Atomii de tungsten care se apropie de suprafața de grafen nu se pot atașa de ea. Fără un punct stabil pentru a se stabili, aceștia se îndepărtează în loc să formeze o punte conductivă. Acest lucru previne scurtcircuitele și păstrează funcția dispozitivului chiar și sub căldură extremă.
Cercetătorii au confirmat acest mecanism folosind microscopie electronică avansată, spectroscopie și simulări la nivel cuantic. Înțelegând ce se întâmplă la interfața atomică, ei au transformat un rezultat neașteptat într-un principiu care ar putea ghida viitoarele proiecte. Ar putea fi identificate alte materiale cu proprietăți de suprafață similare, ceea ce ar putea ajuta la scalarea tehnologiei pentru producția industrială.
**Aplicații în Medii Extreme**
Electronicele capabile să funcționeze peste 500 de grade Celsius au fost mult timp un obiectiv pentru explorarea spațială. Venus, de exemplu, are o temperatură la suprafață în jurul acelui nivel, iar fiecare lander trimis acolo a eșuat, parțial din cauza căldurii extreme. Cip-urile actuale pe bază de siliciu nu pot supraviețui în astfel de condiții.
„Acum suntem peste 700 de grade și suspectăm că va crește”, a spus Yang.
Aplicațiile potențiale depășesc cu mult misiunile spațiale. Sistemele de energie geotermală necesită electronice care pot funcționa adânc sub pământ, unde roca înconjurătoare poate străluci roșu aprins. Sistemele nucleare și de fuziune expun, de asemenea, echipamentele la căldură intensă. Chiar și în mediile de zi cu zi, durabilitatea se îmbunătățește semnificativ. Un dispozitiv evaluat la 700 de grade ar fi extrem de robust la temperaturile de aproximativ 125 de grade atinse adesea în interiorul electronicii auto.
**De ce Contează pentru Inteligența Artificială**
Pe lângă stocarea datelor, dispozitivul oferă un avantaj major pentru inteligența artificială. Multe sisteme AI se bazează foarte mult pe înmulțirea matricelor, o operație matematică utilizată în sarcini precum recunoașterea imaginilor și procesarea limbajului. Computerele tradiționale efectuează aceste calcule pas cu pas, consumând cantități mari de energie.
Memristorii abordează problema diferit. Folosind Legea lui Ohm, unde tensiunea înmulțită cu conductanța este egală cu curentul, dispozitivul efectuează calcule direct pe măsură ce electricitatea curge prin el. Rezultatul este obținut instantaneu ca curent măsurat.
„Peste 92% din calculul din sistemele AI, cum ar fi ChatGPT, nu este altceva decât înmulțirea matricelor”, a spus Yang. „Acest tip de dispozitiv poate face asta în cel mai eficient mod, cu ordine de mărime mai rapid și cu energie mai mică.”
Yang și trei coautori ai studiului (Qiangfei Xia, Miao Hu și Ning Ge) au deja cofondat o companie numită TetraMem pentru a comercializa cipuri AI pe bază de memristor la temperatura camerei. Laboratorul lor folosește deja cipuri funcționale de la TetraMem pentru sarcini de învățare automată. Versiunea pentru temperaturi înalte descrisă în această cercetare ar putea extinde aceste capacități în medii în care electronica tradițională nu poate funcționa, permițând dispozitivelor, cum ar fi navele spațiale sau senzorii industriali, să proceseze datele direct la fața locului.
**De la Prototipul de Laborator la Tehnologia din Lumea Reală**
În ciuda rezultatelor promițătoare, Yang subliniază că aplicațiile practice sunt încă la o anumită distanță. Memoria este doar o parte a unui sistem complet de calcul. Circuitele logice de înaltă temperatură vor trebui, de asemenea, dezvoltate și integrate. În plus, dispozitivele actuale au fost construite manual la scări foarte mici într-un cadru de laborator, astfel încât producția la scară va dura timp.
„Acesta este primul pas”, a spus Yang. „Mai este un drum lung de parcurs. Dar, logic, puteți vedea: acum face posibil. Componenta lipsă a fost făcută.”
Din punct de vedere al producției, două dintre materialele utilizate în dispozitiv, tungsten și oxid de hafniu, sunt deja utilizate pe scară largă în producția de semiconductori. Grafenul este mai nou, dar este dezvoltat activ de companii importante, cum ar fi TSMC și Samsung, și a fost deja produs la scară de napolitană în medii de cercetare.
**Un Pas Către o Nouă Frontieră**
Lucrarea a fost efectuată prin intermediul Centrului CONCRETE, prescurtare pentru Centrul de Calcul Neuromorfic în Medii Extreme, un Centru de Excelență multi-universitar condus de USC și susținut de Biroul Forțelor Aeriene de Cercetare Științifică și Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene. Lucrările experimentale cheie au fost efectuate în colaborare cu echipa Dr. Sabyasachi Ganguli de la AFRL Materials Lab din Dayton, Ohio, în timp ce analiza teoretică a implicat cercetători USC și colaboratori de la Universitatea Kumamoto din Japonia.
Pentru Yang, publicarea în *Science* reflectă mai mult decât o singură realizare. „Explorarea spațială nu a fost niciodată atât de reală, atât de apropiată și la o scară atât de mare”, a spus el. „Această lucrare reprezintă un salt critic într-o frontieră mult mai largă, mai interesantă.”