تیمی از پژوهشگران دانشگاه فودان چین موفق به ساخت سریع‌ترین دستگاه ذخیره‌سازی نیمه‌هادی در جهان شده‌اند؛ یک حافظه فلش غیرفرار با نام «PoX» که می‌تواند فقط در 400 پیکوثانیه یک بیت را برنامه‌ریزی کند؛ یعنی امکان انجام حدود 25 میلیارد عملیات در هر ثانیه را دارد. بااین‌وجود، حافظه جدید محققان چینی 100 هزار برابر سریع‌تر از فناوری‌های امروزی است.
حافظه‌های مرسوم RAM (از نوع استاتیک و دینامیک) داده‌ها را در حدود 1 تا 10 نانوثانیه می‌نویسند ولی با قطع برق، همه داده‌هایشان را از دست می‌دهند. حافظه‌های فلش برخلاف آنها می‌توانند اطلاعات را بدون نیاز به برق حفظ کنند ولی معمولاً برای نوشتن هر بیت به چند میکروثانیه یا میلی‌ثانیه زمان نیاز دارند؛ بنابراین برای شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی امروزی که باید ترابایت‌ها داده را لحظه‌ای پردازش کنند، بسیار کند هستند.
بازطراحی فیزیک حافظه فلش
دانشمندان چینی به رهبری پروفسور «ژو پنگ» با جایگزینی کانال‌های سیلیکونی با گرافن دوبعدی و بهره‌گیری از انتقال بالستیک بار الکتریکی، فیزیک حافظه فلش را از نو طراحی کرده‌اند.
همان‌طور که ابتدای مطلب نیز اشاره شده، PoX حافظه غیرفرار است؛ یعنی می‌تواند داده‌ها را بدون نیاز به برق حفظ کند؛ ویژگی مهمی برای سیستم‌های هوش مصنوعی امروزی و دستگاه‌هایی با محدودیت باتری.
ترکیب سرعت فوق‌العاده بالا با مصرف انرژی بسیار پایین، می‌تواند چالش قدیمی حافظه در سخت‌افزارهای هوش مصنوعی را از بین ببرد؛ جایی که بیشترین مصرف انرژی نه از محاسبات بلکه از جابه‌جایی داده ناشی می‌شود.
حافظه فلش همچنان یکی از ارکان اصلی استراتژی جهانی در حوزه نیمه‌هادی‌هاست و حالا کارشناسان می‌گویند دستاورد دانشگاه فودان «مکانیزمی کاملاً نوآورانه» ارائه می‌دهد که می‌تواند این حوزه را متحول کند.
از سوی دیگر، این پیشرفت می‌تواند موقعیت چین در رقابت جهانی برای رهبری در فناوری‌های پایه‌ای تراشه را تقویت کند. هرچند ارقام مربوط به دوام و بازده ساخت این حافظه منتشر نشده، استفاده از کانال گرافنی نشان می‌دهد این فناوری با فرایندهای فعلی مواد دوبعدی که در کارخانه‌های جهانی درحال توسعه‌اند، سازگاری دارد. ژو دراین‌باره می‌گوید:
«پیشرفت ما می‌تواند فناوری ذخیره‌سازی را دگرگون کند، موتور ارتقای صنعت شود و کاربردهای جدیدی را به روی ما بگشاید.»
درصورت تولید انبوه، حافظه‌هایی از نوع PoX می‌توانند نیاز به کش‌های پرسرعت SRAM را در تراشه‌های هوش مصنوعی از بین ببرند؛ درنتیجه، مصرف انرژی و فضای اشغال‌شده را به‌طور چشمگیری کاهش دهند. این فناوری همچنین می‌تواند زمینه‌ساز لپ‌تاپ‌ها و گوشی‌هایی با امکان روشن شدن آنی و مصرف انرژی بسیار پایین شود.
مهندسان دانشگاه فودان اکنون مشغول توسعه معماری سلولی و طراحی آزمایش‌های سطح آرایه‌ای هستند. اگرچه هنوز از شرکای تجاری نامی برده نشده ولی کارخانه‌های چینی درحال رقابت برای ادغام مواد دوبعدی با خطوط تولید CMOS هستند.
تیمی از پژوهشگران دانشگاه فودان چین موفق به ساخت سریع‌ترین دستگاه ذخیره‌سازی نیمه‌هادی در جهان شده‌اند؛ یک حافظه فلش غیرفرار با نام «PoX» که می‌تواند فقط در 400 پیکوثانیه یک بیت را برنامه‌ریزی کند؛ یعنی امکان انجام حدود 25 میلیارد عملیات در هر ثانیه را دارد. بااین‌وجود، حافظه جدید محققان چینی 100 هزار برابر سریع‌تر از فناوری‌های امروزی است.
حافظه‌های مرسوم RAM (از نوع استاتیک و دینامیک) داده‌ها را در حدود 1 تا 10 نانوثانیه می‌نویسند ولی با قطع برق، همه داده‌هایشان را از دست می‌دهند. حافظه‌های فلش برخلاف آنها می‌توانند اطلاعات را بدون نیاز به برق حفظ کنند ولی معمولاً برای نوشتن هر بیت به چند میکروثانیه یا میلی‌ثانیه زمان نیاز دارند؛ بنابراین برای شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی امروزی که باید ترابایت‌ها داده را لحظه‌ای پردازش کنند، بسیار کند هستند.
بازطراحی فیزیک حافظه فلش
دانشمندان چینی به رهبری پروفسور «ژو پنگ» با جایگزینی کانال‌های سیلیکونی با گرافن دوبعدی و بهره‌گیری از انتقال بالستیک بار الکتریکی، فیزیک حافظه فلش را از نو طراحی کرده‌اند.
همان‌طور که ابتدای مطلب نیز اشاره شده، PoX حافظه غیرفرار است؛ یعنی می‌تواند داده‌ها را بدون نیاز به برق حفظ کند؛ ویژگی مهمی برای سیستم‌های هوش مصنوعی امروزی و دستگاه‌هایی با محدودیت باتری.
ترکیب سرعت فوق‌العاده بالا با مصرف انرژی بسیار پایین، می‌تواند چالش قدیمی حافظه در سخت‌افزارهای هوش مصنوعی را از بین ببرد؛ جایی که بیشترین مصرف انرژی نه از محاسبات بلکه از جابه‌جایی داده ناشی می‌شود.
حافظه فلش همچنان یکی از ارکان اصلی استراتژی جهانی در حوزه نیمه‌هادی‌هاست و حالا کارشناسان می‌گویند دستاورد دانشگاه فودان «مکانیزمی کاملاً نوآورانه» ارائه می‌دهد که می‌تواند این حوزه را متحول کند.
از سوی دیگر، این پیشرفت می‌تواند موقعیت چین در رقابت جهانی برای رهبری در فناوری‌های پایه‌ای تراشه را تقویت کند. هرچند ارقام مربوط به دوام و بازده ساخت این حافظه منتشر نشده، استفاده از کانال گرافنی نشان می‌دهد این فناوری با فرایندهای فعلی مواد دوبعدی که در کارخانه‌های جهانی درحال توسعه‌اند، سازگاری دارد. ژو دراین‌باره می‌گوید:
«پیشرفت ما می‌تواند فناوری ذخیره‌سازی را دگرگون کند، موتور ارتقای صنعت شود و کاربردهای جدیدی را به روی ما بگشاید.»
درصورت تولید انبوه، حافظه‌هایی از نوع PoX می‌توانند نیاز به کش‌های پرسرعت SRAM را در تراشه‌های هوش مصنوعی از بین ببرند؛ درنتیجه، مصرف انرژی و فضای اشغال‌شده را به‌طور چشمگیری کاهش دهند. این فناوری همچنین می‌تواند زمینه‌ساز لپ‌تاپ‌ها و گوشی‌هایی با امکان روشن شدن آنی و مصرف انرژی بسیار پایین شود.
مهندسان دانشگاه فودان اکنون مشغول توسعه معماری سلولی و طراحی آزمایش‌های سطح آرایه‌ای هستند. اگرچه هنوز از شرکای تجاری نامی برده نشده ولی کارخانه‌های چینی درحال رقابت برای ادغام مواد دوبعدی با خطوط تولید CMOS هستند.
