Ученые создали чип памяти, который бросает вызов законам миниатюризации

Обложка журнала Nanoscale (Королевское химическое общество), выбранная в качестве обложки номера, посвященного этому исследованию (Sun et al., 2026). Источник: Ютака Мадзима, предоставлено Королевским химическим обществом.

Исследователи из Токийского института науки (Science Tokyo) разработали энергоэффективную ячейку памяти размером всего 25 нанометров, что примерно в три тысячи раз тоньше человеческого волоса. Эта разработка может кардинально изменить подход к созданию электроники будущего.

В основе технологии лежит сегнетоэлектрический туннельный переход (FTJ), идея которого была предложена еще в 1971 году. Ключевой прорыв произошел в 2011 году, когда ученые обнаружили, что оксид гафния, широко используемый материал, способен сохранять электрическую поляризацию даже в сверхтонких слоях.

Главной проблемой при миниатюризации памяти была утечка тока через границы крошечных кристаллов в материале. Вместо того чтобы бороться с этой проблемой, команда профессора Ютаки Мадзимы пошла другим путем: они сделали устройство еще меньше, что снизило влияние кристаллических границ. Кроме того, был разработан новый метод производства: нагрев электродов заставил их принять естественную полукруглую форму, создав структуру, близкую к монокристаллу, с меньшим количеством мест для утечки.

Результат превзошел ожидания: память работает тем лучше, чем меньше становится ее размер, опровергая давнее предположение в электронике.

Если технология найдет применение в реальных устройствах, это может привести к тому, что умные часы будут работать месяцами без подзарядки, а сети датчиков — без частой замены батарей. В сфере искусственного интеллекта такая память может обеспечить более быструю обработку данных при значительно меньшем энергопотреблении. Поскольку оксид гафния уже совместим с существующим полупроводниковым производством, интеграция новой памяти в повседневную электронику может произойти относительно быстро.

«Бросать вызов тому, что кажется пределами науки — например, «мы не можем сделать вещи меньше» или «они сломаются, если мы это сделаем» — это все равно что идти в темноте. Это постоянная борьба. Однако, подвергая сомнению традиционные предположения и исследуя новые способы преодоления этих барьеров, нам удалось открыть совершенно новую перспективу. Я был бы рад, если бы это достижение пробудило любопытство молодых людей, которые будут формировать будущее, и помогло построить лучший мир», — прокомментировал профессор Ютака Мадзима из Лаборатории материалов и структур Института комплексных исследований Токийского института науки.

Источники:

Материалы предоставлены Science Tokyo.