Исследователи создали предсказательную модель, которая поможет значительно увеличить срок службы электронных устройств, включая смартфоны, компьютеры и носимую электронику. О разработке сообщает пресс-служба вуза.
Ученые разработали математический метод, который позволяет точно рассчитать, как долго прослужит память в электронном устройстве при различных условиях эксплуатации. Новый подход оценивает изменения напряжений перезаписи информации в ячейках памяти на всех этапах их жизненного цикла, от первоначальной записи до многократного чтения и перезаписи данных.
Исследование сосредоточено на энергонезависимой сегнетоэлектрической памяти, производимой из тонких пленок оксида циркония и гафния. Этот тип памяти обладает преимуществами перед традиционной флэш-памятью: она потребляет меньше энергии, работает быстрее и имеет гораздо больший ресурс — десятки миллиардов операций против 100 000 циклов у обычной флэш-памяти.
Однако коммерческое применение такой памяти ограничивалось серьезной проблемой: со временем данные могли «затеряться» из-за изменения коэрцитивного напряжения, необходимого для переключения поляризации. При длительном хранении данных это напряжение постепенно увеличивается и может превысить рабочее напряжение микросхемы, что приводит к потере данных.
Модель, созданная российскими учеными, учитывает множество факторов, влияющих на долговечность памяти: температурные колебания, которым подвергается устройство в повседневной жизни, частоту использования, циклы записи и перезаписи информации. Ученые подтвердили точность своих расчетов экспериментами на реальных образцах тонкой пленки оксида циркония и гафния толщиной 10 нм.
Технология позволит инженерам создавать электронные устройства нового поколения, которые будут работать значительно дольше без потери производительности. Технология также открывает возможности развития носимой электроники, медицинских имплантатов и промышленных систем, где срок службы и надежность устройств имеют критическое значение. Производители смогут прогнозировать, как долго прослужит память в их устройствах при различных условиях эксплуатации, и оптимизировать конструкцию для максимальной долговечности.
