अगली पीढ़ी की मेमोरी में सफलता: 10 अरब पढ़ने-लिखने के चक्र

चीन में शोधकर्ताओं की एक टीम का कहना है कि उसने फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी और बड़े पैमाने पर उत्पादन के बीच खड़ी सबसे बड़ी बाधाओं में से एक को पार कर लिया है: सामग्री बहुत जल्दी घिस जाती है। इस सप्ताह वर्णित उनके समाधान ने एक प्रोटोटाइप उपकरण को 10 अरब पढ़ने-लिखने के चक्रों से आगे पहुंचा दिया है — जो पहले के संस्करणों के जीवनकाल का लगभग सौ गुना है।

फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी किसी सामग्री के भीतर परमाणु-स्तरीय विद्युत ध्रुवीकरण की दिशा में डेटा संग्रहीत करती है। इसे ऐसे समझें जैसे छोटे तीरों से जानकारी लिखना जिन्हें आगे-पीछे पलटा जा सकता है। चूंकि बिजली कटने पर भी डेटा बना रहता है, यह तकनीक अगली पीढ़ी की नॉन-वोलेटाइल मेमोरी के लिए एक उम्मीदवार है — वह किस्म जो आज के अधिकांश कंप्यूटरों में इस्तेमाल होने वाली DRAM के विपरीत, बैटरी खत्म किए बिना फ़ाइलों को सुरक्षित रखती है।

प्रमुख सामग्री परिवार, एल्युमिनियम स्कैंडियम नाइट्राइड, वुर्टज़ाइट नामक एक क्रिस्टल वर्ग से संबंधित है। इसके दो फायदे हैं: इसकी आंतरिक संरचना अत्यधिक व्यवस्थित है, और यह कंप्यूटर चिप बनाने में पहले से उपयोग होने वाले उपकरणों के साथ अच्छी तरह मेल खाती है। यह अनुकूलता अत्यंत महत्वपूर्ण है। ऐसी मेमोरी तकनीक जिसके लिए पूरी तरह नई फैक्ट्री चाहिए, उसे बेचना कठिन है; जो मौजूदा उत्पादन लाइनों में फिट हो जाए, वह निर्माताओं के लिए कहीं अधिक आकर्षक है।

लेकिन एक अड़चन थी। पूर्ण ध्रुवीकरण स्विचिंग के तहत, डेटा लिखने और मिटाने के लिए आवश्यक बार-बार पलटाव, उपकरण आमतौर पर लगभग 100 मिलियन चक्रों के बाद विफल हो जाते थे — जो व्यावसायिक भंडारण की जरूरत से बहुत कम है। नया काम, जिसमें शियान यूनिवर्सिटी, सिटी यूनिवर्सिटी ऑफ हांगकांग और फुदान यूनिवर्सिटी शामिल हैं, ने विफलता का कारण नाइट्रोजन रिक्तियों में खोजा: गायब परमाणु जो समय के साथ सामग्री की व्यवस्थित जाली को बाधित करते हैं। टीम का प्रस्तावित उपाय इन रिक्तियों के इर्द-गिर्द बनी एक टोपोलॉजिकल स्थिरीकरण योजना का उपयोग करता है, जो क्षय के स्रोत को एक संरचनात्मक आधार में बदल देता है।

नतीजा 10 अरब से अधिक चक्रों की दावा की गई सहनशक्ति है। व्यावहारिक रूप से, यह एक प्रयोगशाला की जिज्ञासा और ऐसे घटक के बीच का अंतर है जो फोन, लैपटॉप या डेटा सेंटर में वर्षों के दैनिक उपयोग को झेल सके। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह दृष्टिकोण सामग्री को मानक चिप निर्माण के अनुकूल बनाए रखता है, जो कागज से उत्पाद तक की राह छोटी कर सकता है।

यह काम मेमोरी में तीव्र वैश्विक रुचि के क्षण में आया है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता मॉडल तेज़ भंडारण के भूखे हैं, और डेटा सेंटर तालमेल बिठाने में जूझ रहे हैं। तेज़ और किफायती दोनों तरह की नॉन-वोलेटाइल मेमोरी इस दबाव को कम कर सकती है, जिससे उपकरण लगातार बिजली खींचे बिना अधिक डेटा हाथ में रख सकें। यह एज उपकरणों — सेंसर, पहनने योग्य उपकरणों और छोटे रोबोट — की भी मदद कर सकती है, जिन्हें छोटी बैटरियों पर चलते हुए चीजें याद रखनी होती हैं।

कई सवाल अभी बाकी हैं। प्रयोगशाला की सहनशक्ति के आंकड़े हमेशा उत्पादन उपज में नहीं बदलते, और एक नई सामग्री को अरबों समान सेलों में बढ़ाना अपने आप में एक चुनौती है। लेकिन दिशा स्पष्ट है। वर्षों से, फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी को आशाजनक लेकिन हमेशा पांच साल दूर बताया जाता रहा है। शुरुआती विफलताओं का कारण बनने वाले विशिष्ट दोष को लक्षित करके, यह शोध विश्वास करने का ठोस कारण देता है कि वह समयरेखा आखिरकार छोटी हो सकती है।

ये निष्कर्ष उन्नत सामग्रियों और सेमीकंडक्टर शोध में चीन की बढ़ती उपस्थिति को बढ़ाते हैं, ऐसा क्षेत्र जहां विश्वविद्यालयों और राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं ने भारी निवेश किया है। अगर टिकाऊपन की समस्या वास्तव में हल हो गई है, तो इसका लाभ चक्रों में नहीं, बल्कि उन उपकरणों में मापा जा सकता है जिन्हें अब भूलने की जरूरत नहीं है।