Сегодня для хранения массивов данных в космосе используется NAND flash-память — та же технология, что и в ноутбуках, смартфонах и дата-центрах, способная хранить терабиты информации. Проблема в том, что космическая радиация разрушает электрический заряд, в котором традиционная флеш-память хранит данные.
«Если отправить традиционную флеш-память в космос, радиация, взаимодействуя с захваченным электрическим зарядом, легко повредит данные», — объясняет Асиф Хан, доцент Школы электротехники и компьютерной инженерии Технологического института Джорджии.
Хан и его коллеги разработали принципиально новый тип NAND-памяти на основе ферроэлектрических материалов. Ферроэлектричество — это способность некоторых материалов удерживать постоянный, спонтанный электрический заряд — так называемую поляризацию. В отличие от обычной памяти, ферроэлектрическая NAND хранит данные не в виде захваченного электрического заряда, а в виде поляризации материала.
«Поляризация очень устойчива к радиационным эффектам», — отмечает Хан. Результаты, опубликованные в журнале Nano Letters, показали, что новая память выдерживает уровни радиации в 30 раз выше, чем традиционная NAND-технология.
Соавтор разработки, аспирант Лэнс Фернандес изготовил чипы ферроэлектрической памяти в чистой комнате Технологического института Джорджии, после чего отправил их для радиационных испытаний коллегам из Университета Пенсильвании. Тесты показали поразительный результат: технология выдерживает облучение до одного миллиона рад — это эквивалент 100 миллионов рентгеновских снимков.
Этого более чем достаточно для любых космических миссий: спутники на низкой околоземной орбите требуют устойчивости к 5−30 килорадам, геостационарные орбиты — 100−300 килорадам, а миссии в дальний космос — до одного миллиона рад. Новая память покрывает весь этот диапазон. «Для хранения данных в космосе недостаточно, чтобы память просто работала. Она должна оставаться надежной даже в условиях экстремальной космической радиации», — подчеркивает Фернандес.
Особенно важно, что ферроэлектрическая память работает на оксиде гафния — материале, совместимом с кремниевыми технологиями. Ферроэлектричество в этом материале было открыто всего 15 лет назад, и последнее десятилетие лаборатория Хана изучала его возможности.
Орбитальные спутники, зонды на орбите Юпитера, автономные аппараты вне Солнечной системы — всем им нужны носители, которые не подведут в условиях высокой радиации. Ферроэлектрическая NAND‑память, по мнению авторов работы, может стать основой таких систем: она сочетает высокую плотность хранения, низкое энергопотребление и выносливость, необходимую для работы там, где электронная техника традиционно быстро выходит из строя.
Ранее ученые объяснили, какие проблемы решит перенос ИИ на орбиту Земли.
