اختراق في الذاكرة من الجيل القادم: 10 مليارات دورة قراءة وكتابة

يقول فريق من الباحثين في الصين إنه تمكن من حل أحد أكبر العقبات التي تعترض طريق الذاكرة الكهروحديدية إلى الإنتاج الضخم: وهو أن المادة تتآكل بسرعة كبيرة. وقد رفع حلهم، الذي وُصف هذا الأسبوع، جهازًا نموذجيًا إلى أكثر من 10 مليارات دورة قراءة وكتابة — أي نحو مئة ضعف عمر الإصدارات السابقة.

تخزّن الذاكرة الكهروحديدية البيانات في اتجاه الاستقطاب الكهربائي على المستوى الذري داخل المادة. تخيل الأمر كما لو كنت تكتب المعلومات بأسهم صغيرة يمكن قلبها ذهابًا وإيابًا. ولأن البيانات تبقى حتى عند انقطاع الطاقة، فإن هذه التقنية مرشحة لتكون ذاكرة غير متطايرة من الجيل القادم — النوع الذي يحافظ على الملفات سليمة دون استنزاف البطارية، على عكس ذاكرة DRAM المستخدمة في معظم الحواسيب اليوم.

تنتمي عائلة المواد الرائدة، وهي نتريد الألومنيوم والسكانديوم، إلى فئة بلورية تُسمى الفورتزيت. ولها ميزتان: بنيتها الداخلية عالية الانتظام، وتتوافق جيدًا مع المعدات المستخدمة بالفعل في صنع رقائق الحواسيب. وهذه التوافقية مهمة للغاية. فتقنية ذاكرة تتطلب مصنعًا جديدًا بالكامل يصعب تسويقها؛ أما التي تندمج في خطوط الإنتاج القائمة فهي أكثر جذبًا للمصنّعين.

لكن كان هناك عقبة. ففي ظل التبديل الكامل للاستقطاب، وهو القلب المتكرر الذي تتطلبه كتابة البيانات ومحوها، كانت الأجهزة تفشل عادة بعد نحو 100 مليون دورة — وهو أقل بكثير مما تحتاجه الذاكرة التجارية. وقد تتبّع العمل الجديد، وهو تعاون يضم جامعة شيان وجامعة مدينة هونغ كونغ وجامعة فودان، سبب الفشل إلى الشواغر النيتروجينية: ذرات مفقودة تعطّل الشبكة البلورية المنتظمة للمادة بمرور الوقت. ويستخدم الحل المقترح من الفريق مخططًا طوبولوجيًا للتثبيت مبنيًا حول هذه الشواغر، محوّلًا مصدر التدهور إلى مرتكز بنيوي.

والنتيجة هي متانة مزعومة تتجاوز 10 مليارات دورة. ومن الناحية العملية، هذا هو الفرق بين فضول مختبري ومكوّن يمكنه الصمود لسنوات من الاستخدام اليومي في هاتف أو حاسوب محمول أو مركز بيانات. ويقول الباحثون إن هذا النهج يحافظ على توافق المادة مع تصنيع الرقائق القياسي، مما قد يقصّر الطريق من الورقة إلى المنتج.

يأتي هذا العمل في لحظة من الاهتمام العالمي المكثف بالذاكرة. فنماذج الذكاء الاصطناعي نهمة للتخزين السريع، ومراكز البيانات تكافح للتماشي مع ذلك. ويمكن لذاكرة غير متطايرة سريعة ومقتصدة في آن واحد أن تخفف هذا الضغط، فتتيح للأجهزة الاحتفاظ بمزيد من البيانات في متناول اليد دون سحب الطاقة باستمرار. كما يمكن أن تساعد الأجهزة الطرفية — مثل المستشعرات والأجهزة القابلة للارتداء والروبوتات الصغيرة — التي تحتاج إلى التذكر أثناء العمل ببطاريات صغيرة.

لا تزال هناك أسئلة كثيرة. فأرقام المتانة المخبرية لا تُترجم دائمًا إلى مردود تصنيعي، وتوسيع نطاق مادة جديدة إلى مليارات الخلايا المتطابقة يمثل تحديًا بحد ذاته. لكن الاتجاه واضح. لسنوات، وُصفت الذاكرة الكهروحديدية بأنها واعدة لكنها تظل دائمًا على بعد خمس سنوات. ومن خلال استهداف العيب المحدد الذي تسبب في حالات الفشل المبكر، يقدم هذا البحث سببًا ملموسًا للاعتقاد بأن هذا الجدول الزمني قد يقصر أخيرًا.

وتضيف هذه النتائج إلى الحضور المتنامي للصين في أبحاث المواد المتقدمة وأشباه الموصلات، وهو مجال استثمرت فيه الجامعات والمختبرات الوطنية بكثافة. وإذا حُلّت مشكلة المتانة حقًا، فقد يُقاس العائد ليس بعدد الدورات، بل بالأجهزة التي لم تعد بحاجة إلى أن تنسى.