Trung Quốc tìm ra công nghệ bộ nhớ mà thế giới vẫn chưa thể đạt đến

Mang tên PoX, công nghệ bộ nhớ flash mới mà các nhà nghiên cứu của Trung Quốc tạo ra đã phá vỡ kỷ lục tốc độ mà trước đây được cho là không thể đạt đến. PoX có khả năng lập trình dữ liệu chỉ trong 400 pico giây, trở thành thiết bị lưu trữ điện tích bán dẫn nhanh nhất từng được ghi nhận.

PoX là thành quả đến từ các nhà nghiên cứu từ Đại học Phúc Đán, Trung Quốc.

Để hiểu rõ hơn về thành tựu này, PoX có thể thực hiện tới 25 tỷ phép tính mỗi giây, vượt xa kỷ lục thế giới trước đó về công nghệ tương tự với tốc độ gấp 100.000 lần. Điều này có ý nghĩa sâu sắc, đặc biệt trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI) đang phát triển nhanh chóng. Khi các mô hình AI ngày càng phức tạp và quy mô lớn, dẫn đến nhu cầu tính toán của chúng đang đẩy các công nghệ bộ nhớ hiện tại đến giới hạn.

Mặc dù các bộ nhớ dễ mất dữ liệu như RAM tĩnh và RAM động cung cấp tốc độ ấn tượng, thường ghi dữ liệu trong vòng chưa đầy 1 nano giây, nhưng yếu điểm của chúng là mất tất cả thông tin khi mất điện. Ngược lại, bộ nhớ không biến động như bộ nhớ flash lưu trữ dữ liệu mà không cần nguồn điện và tiêu thụ ít năng lượng hơn, nhưng tốc độ của chúng thường chậm hơn, mất từ micro giây đến mili giây để truy cập dữ liệu.

Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Zhou Peng từ Phòng thí nghiệm trọng điểm nhà nước về Chip và Hệ thống tích hợp (Trung Quốc), nhóm nghiên cứu đã thu hẹp khoảng cách hiệu suất này bằng cách cải tiến cấu trúc vật lý của bộ nhớ flash. Thay vì sử dụng silicon thông thường, họ đã chuyển sang graphene - một vật liệu hai chiều nổi bật với các đặc tính điện đáng chú ý, và triển khai cấu trúc dải Dirac.

Bằng cách tận dụng hành vi vận chuyển của graphene và điều chỉnh độ dài Gauss của kênh bộ nhớ, nhóm nghiên cứu đã phát triển một cơ chế gọi là “siêu tiêm”. Quá trình này cho phép dòng điện chảy vào lớp lưu trữ gần như không bị hạn chế, giúp loại bỏ tình trạng tắc nghẽn tốc độ đã hạn chế bộ nhớ không mất dữ liệu trong nhiều thập kỷ.

Graphene, một vật liệu nổi tiếng với các tính chất điện đặc biệt, đã mở ra cánh cửa cho PoX.

Theo Giáo sư Zhou Peng, sự khác biệt này thật đáng kinh ngạc: “Điều này giống như thiết bị hoạt động 1 tỷ lần trong chớp mắt, trong khi ổ flash USB thông thường chỉ có thể hoạt động 1.000 lần. Kỷ lục thế giới trước đó cho công nghệ tương tự là 2 triệu lần”.

Các ứng dụng tiềm năng cho PoX không chỉ dừng lại ở các thiết bị điện tử tiêu dùng. Trong lĩnh vực AI, tốc độ truy cập và xử lý dữ liệu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất tính toán tổng thể. Khi các mô hình AI ngày càng cần nhiều dữ liệu, các hệ thống lưu trữ có khả năng theo kịp bộ xử lý trở nên rất quan trọng. Với tốc độ chưa từng có và mức tiêu thụ điện năng thấp, PoX có thể cho phép xử lý theo thời gian thực các tập dữ liệu lớn, đồng thời giảm thiểu nhu cầu năng lượng khi di chuyển dữ liệu - một trong những điểm kém hiệu quả chính trong phần cứng AI hiện nay.