上海にある復旦大学の科学者たちが、室温で単一の電子を利用してデータを保存できる二次元フラッシュメモリを開発しました。この技術は、データ処理に必要なエネルギーを大幅に削減し、人工知能（AI）モデルがスマートフォン上で動作することを可能にするかもしれません。現在使用されている最先端のランダムアクセスメモリ（RAM）ストレージデバイスには主に二つの機能があります。一つはバイナリデータを保存すること、もう一つはデータの劣化をノイズから防ぐことです。これらの機能を実現するために、これらのチップは大量の電子をエネルギーの蓄えとして必要とします。単一の情報ビットを信頼性高く保存するには、約200,000個の電子が必要と推定されています。
したがって、エネルギー消費を大幅に削減できれば、ローカルでより多くのデータを処理できるようになり、大規模なデータセンターに依存する必要がなくなります。
復旦大学の二次元フラッシュメモリ技術がエネルギー消費を大幅に削減
この概念はしばらく前から存在しており、何度も実現を試みてきましたが、現在になってようやく成功の兆しを見せています。微電子学の教授である周鵬が率いる科学者チームは、超薄型材料であるグラフェンを使用した二次元（2D）フラッシュメモリチップを設計することで、この課題を解決しました。この設計は「蓄積池の壁」を効果的に変更し、電子が逃げられないようにし、単一の電子の波紋を増幅させて大きな信号を形成します。研究の中で、チームはこのシステム内の単一電子信号が約0.5ボルトであり、他の実験システムで検出された数十ミリボルトとは異なることを発見しました。
このチップ設計のインスピレーションは、中国の仏教の短いフレーズに由来しており、微小な芥子の種でさえ須弥山（伝説の山脈）を収容できるという意味です。すべての偉大な真理は一つに集まるという考えを反映しています。周のチームはこの技術を「帰一」と呼び、「一つに戻る」という意味を持っています。
単一電子データ保存を示すだけでなく、「帰一」技術はプログラミング電圧の量子化と自己制限プログラミングの検証にも役立ちます。これらの量子の挙動は、N番目の量子状態を正確に読み書きするために使用でき、単一のチップ上で保存できる情報量を増加させます。この技術は破壊的であり、バイナリデータの保存と使用方法を根本的に変える可能性を秘めているため、業界関係者はその商業化と主流アプリケーションへの進出を熱望しています。周は今年中に会社を設立し、今後5年以内にこの技術を市場に投入することを目指しています。そのためには、まず大規模生産段階に入る必要があり、その後、既存のデータストレージ方式に衝撃を与え、「データストレージ業界を揺るがす」と周は《南華早報》に語りました。
この2Dチップは、周がデータストレージ技術に対して唯一の貢献ではありません。昨年4月、研究者たちは世界最速の不揮発性ストレージであるPoXを発表し、その6ヶ月後には原子チップ統合フレームワークChangyingを発表しました。ChangyingはPoXをシリコンベースのハードウェアと統合可能にし、世界初の2Dシリコン混合フラッシュメモリチップとなりました。これらの進展は、AIモデルがスマートフォン上で極めて低いエネルギー消費で動作できる未来の構築を確実に助けるでしょう。
項目 規格 信号電圧 0.5 ボルト