PV Tech News – Các nhà khoa học Mỹ đã phát triển thành công chip nhớ có khả năng hoạt động ở nhiệt độ lên đến 700 độ C, mở ra kỷ nguyên mới cho điện tử trong môi trường khắc nghiệt và không gian.
I. Đột phá chip chịu nhiệt 700 độ C
Một loại chip mới, được dẫn dắt bởi Giáo sư Joshua Yang và Jian Zhao từ Đại học Nam California (USC), có khả năng hoạt động ổn định ở mức nhiệt 700 độ C (khoảng 1300 độ F). Nhiệt độ hoạt động này nóng hơn cả dung nham núi lửa và vượt xa mọi tiêu chuẩn chịu nhiệt hiện có trên công nghệ chip. Giáo sư Yang nhận định đây là một cuộc cách mạng và là loại bộ nhớ chịu nhiệt tốt nhất từng được thử nghiệm.
Cho đến nay, hầu hết chip nhớ trong các thiết bị điện thoại và laptop hiện đại đều phải đối mặt với một hạn chế lớn về nhiệt độ. Theo ScitechDaily, khi nhiệt độ vượt quá 200 độ C, hiệu năng của chip bắt đầu suy giảm, thậm chí dẫn đến hỏng hóc hệ thống. Các kỹ sư đã nỗ lực hàng thập kỷ để vượt qua giới hạn này nhưng chưa đạt được thành công đáng kể.
Công nghệ mới được nghiên cứu ứng dụng memristor, một linh kiện nano độc đáo có khả năng vừa lưu trữ thông tin vừa thực hiện các phép tính. Về cấu trúc, memristor được thiết kế như một chồng lớp nhỏ, với hai điện cực bao quanh một lớp gốm mỏng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng vonfram làm điện cực phía trên, oxit hafni làm lớp cách điện ở giữa và graphene ở phía dưới. Vonfram nổi tiếng là kim loại có điểm nóng chảy cao nhất, trong khi graphene lại sở hữu độ bền cực cao và khả năng chịu nhiệt xuất sắc.
II. Hiệu suất vượt trội với công nghệ memristor
Sự kết hợp vật liệu này đã mang lại những kết quả ấn tượng. Chip có thể duy trì dữ liệu đã lưu trữ trong hơn 50 giờ ở nhiệt độ 700 độ C mà không cần bất kỳ tác động bên ngoài nào. Thiết bị cũng chịu được hơn một tỷ chu kỳ chuyển mạch ở cùng mức nhiệt độ này, đồng thời hoạt động chỉ với 1,5 V.
Sử dụng kính hiển vi điện tử, quang phổ và mô phỏng ở cấp độ lượng tử, nhóm nghiên cứu đã xác nhận chính xác cơ chế hoạt động của quá trình này ở cấp độ nguyên tử. Giáo sư Yang cho biết, sau khi xác định các vật liệu khác có tính chất tương tự, việc sản xuất chip chịu nhiệt dựa trên công nghệ này trên quy mô lớn sẽ trở nên dễ dàng hơn. Ông cũng nhấn mạnh rằng mức 700 độ C vẫn chưa phải là giới hạn cuối cùng.
Theo chuyên gia, ngoài việc ứng dụng cho các thiết bị điện tử trong môi trường khắc nghiệt hoặc các trung tâm dữ liệu trên Trái Đất, công nghệ mới này còn có tiềm năng lớn cho các cuộc thám hiểm không gian. Ví dụ, sao Kim có nhiệt độ bề mặt nằm trong khoảng 700 độ C, và các sứ mệnh trước đây thường thất bại một phần vì các thiết bị điện tử thông thường không thể chịu đựng được sức nóng khắc nghiệt này.
Dù kết quả ban đầu đầy hứa hẹn, nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn sơ khai. Giáo sư Yang nhấn mạnh rằng riêng bộ nhớ là chưa đủ để xây dựng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh. Các mạch logic chịu nhiệt độ cao cũng cần được phát triển và tích hợp. Hơn nữa, việc chế tạo hiện tại đang được thực hiện thủ công ở quy mô rất nhỏ trong phòng thí nghiệm, do đó việc mở rộng quy mô sản xuất sẽ cần thêm thời gian.
Giáo sư Yang kết luận rằng đây mới chỉ là bước khởi đầu. Một chặng đường dài vẫn còn ở phía trước, nhưng xét về mặt logic, khả năng chế tạo chip chịu nhiệt độ cực cao giờ đây đã trở thành hiện thực, với thành phần còn thiếu đã được tạo ra.
Hãy tiếp tục theo dõi Phong Vũ Tech News để cập nhật những thông tin công nghệ mới nhất!
Nguồn: VnExpress
Bài viết liên quan:
