В одном из апрельских номеров журнала Nature вышла статья учёных из Южной Кореи, в которой было рассказано об одной очень перспективной разработке. Открытие можно представить как обнаружение Святого Грааля в области памяти — ячеек, которые одновременно и быстрые как DRAM, и энергонезависимые как NAND. По самым скромным оценкам, новая память потребляет в 15 раз меньше, чем выпускаемые сегодня аналоги, а выпускать её — дешевле некуда. Не память, а мечта.

Слева современная PCM, справа — новая разработка. Источник изображений: Nature

Сразу поясним, речь идёт о памяти с фазовым переходом или PCM (phase-change memory). Ячейка PCM представляет собой некий объём вещества, которое может находиться либо в аморфном состоянии, либо в кристаллическом. В первом случае движения электронов в ячейке нет — там настоящий хаос, а во втором — это упорядоченная структура, которая способна проводить ток. От одного к другому состоянию ячейка переходит с помощью локального нагрева, что изначально сложно назвать энергоэффективным решением. Спасают только самые передовые техпроцессы, когда ячейка выходит максимально маленькой, и заказчики, которые готовы, не торгуясь, платить за устойчивую к разным влияниям среды память, например, нечувствительную к радиации.

Теоретически памятью PCM можно считать незаслуженно вычеркнутую из планов Intel память 3D XPoint (Optane), хотя её также можно отнести и к ReRAM или к резистивной памяти. В принципе, суть остаётся той же, и у неё точно те же проблемы — это дорогое производство и плохое масштабирование.

Но списывать PCM со счетов ещё рано. Учёные с Факультета электротехники университета KAIST разработали техпроцесс, в ходе которого PCM-переход образуется электрическим методом (в ходе миграции атомов вещества, по-видимому). Для такого производства не нужны дорогая литография и всё самое лучшее. С помощью нового техпроцесса размеры перехода удалось снизить до 5 нм. И это при том, что производители памяти за 20 с небольшим лет разработки и производства PCM приблизились только к 40-нм ячейкам, используя распространённые в производстве техпроцессы.

Очевидно, что 5-нм ячейка PCM будет потреблять меньше 40-нм. В ходе опытов прототип новой памяти PCM, которая «быстрая, как DRAM и энергонезависимая, как NAND-флеш», показал энергопотребление в 15 раз меньше, чем в случае современных аналогов.

«Разработанное нами устройство памяти с фазовым переходом имеет большое значение, поскольку оно предлагает новый подход к решению проблем при производстве устройства памяти при значительно повышенных производственных затратах и энергоэффективности. Мы ожидаем, что результаты нашего исследования станут основой электронной инженерии будущего, позволяя реализовывать различные продукты, включая трёхмерную вертикальную память высокой плотности и нейроморфные вычислительные системы, поскольку оно открыло возможности выбора из множества материалов», — скромно представили новинку разработчики, которая, в случае успеха, тянет на революцию в области оперативного и долговременного хранения данных.

Четвероногий робот-собака HOUND из Южной Кореи продемонстрировал самый быстрый забег на дистанцию 100 м среди себе подобных и установил новый рекорд Гиннеса. Правда, легендарный легкоатлет Усейн Болт (Usain Bolt) в 2009 году оказался вдвое быстрее.

Источник изображения: youtube.com/@guinnessworldrecords

HOUND был спроектирован и построен инженерами Лаборатории динамического управления и проектирования роботов при Корейском институте передовых технологий (KAIST). Стартовав из неподвижного положения, собакоподобный робот массой 45 кг пробежал 100 метров со средней скоростью 18,12 км/ч, преодолев всё расстояние за 19,87 с. HOUND создан для скоростного передвижения. При штатной скорости 3 м/с он способен передвигаться по траве, преодолевать большие расстояния и подниматься по склону крутизной 22°. Своими способностями он обязан оптимизированной конструкции, продвинутому контроллеру двигателей и конфигурации передач.

Модули приводов бедра и колена представляют собой единое целое в параллельной конфигурации с полым валом, за счёт которого производится передача усилия на суставы. Широкий диапазон движений коленного сустава обеспечен системой ремённых шкивов. Из-за высокой эффективности разработчики HOUND выбрали коробку передач планетарного типа. Робот постигал механику передвижений за счёт интеллектуального обучения с подкреплением, основанного на методе проб и ошибок.

В 2012 году созданный усилиями DARPA робот Cheetah на дистанции 20 м разогнался до 45,5 км/ч, оказавшись быстрее ямайского спринтера Усейна Болта с 44,71 км/ч. На дистанции 100 м рекорд Гиннеса в 2022 году установил робот Cassie от Agility Robotics с результатом 24,73 с. Новому рекордсмену HOUND пока есть к чему стремиться: в 2009 году Болт пробежал стометровку за 9,58 с.