Прорыв для дата-центров: новая технология памяти потребляет в 66 раз меньше энергии

Южнокорейские исследователи из Технологического института POSTECH и Национального университета Чхуннам предложили принципиально новый подход к хранению данных.

Они разработали технологию памяти, потребляющую минимум энергии, что особенно важно на фоне резкого роста популярности искусственного интеллекта: крупные дата-центры уже сейчас расходуют столько же электричества, сколько небольшие города.

Традиционные устройства памяти требуют значительных затрат энергии. В спинтронике (где информация кодируется через спин электронов) для изменения состояния обычно используют сильные электрические токи. Более ранние решения на основе изменения температуры не обеспечивали энергонезависимости — при возврате к исходной температуре состояние памяти сбрасывалось.

Корейские учёные преодолели это ограничение с помощью явления термического гистерезиса, когда система сохраняет новое состояние даже после изменения температуры. Они создали двухслойную структуру из двух редкоземельных железных гранатов — гадолинийсодержащего и гольмийсодержащего. Материалы обладают разными температурными характеристиками магнитной ориентации, а их прочная связь создаёт два стабильных состояния памяти в определённом диапазоне температур, сообщает Наука Mail

Принцип работы можно объяснить аналогией с перетягиванием каната: два материала «соревнуются», а температура усиливает одну из сторон. Когда одна «команда» побеждает, система переходит в новое состояние и остаётся в нём даже после изменения условий — это и даёт энергонезависимость.

Команде удалось изменить направление спина с помощью небольшого изменения температуры (плюс-минус 25 градусов Кельвина) и слабого магнитного поля. По сравнению с традиционными методами, такой подход снижает энергопотребление в 66 раз, а в идеальных условиях — в 452 раза.

Как отметил автор исследования, профессор Хюн Ю Джин, работа показала, что спиновыми состояниями можно управлять и поддерживать их, используя только изменение температуры. Это важный шаг к созданию устройств памяти со сверхнизким энергопотреблением для эпохи искусственного интеллекта. В перспективе технология способна радикально снизить энергозатраты дата-центров и ускорить развитие ИИ-систем за счёт более эффективных решений для хранения данных.