Аналоговая память ETCRAM повысила точность энергоэффективных вычислений

Исследователи из Национальных лабораторий Сандиа (Sandia National Laboratories) разработали новый тип аналоговой памяти — ETCRAM, — который способен хранить не просто «0» или «1», а множество промежуточных аналоговых состояний с точностью, недостижимой для существующих аналогов. Работа опубликована в журнале Science Advances.

Почему аналоговая память важна

Традиционная цифровая память — та, что используется в большинстве устройств, — оперирует двумя состояниями: включено и выключено, единица или ноль. Это надёжно, но расточительно с точки зрения энергии: для выполнения вычислений данные приходится постоянно пересылать из памяти в процессор и обратно. Каждая пересылка потребляет энергию.

Аналоговая память позволяет хранить непрерывный диапазон значений прямо в ячейке памяти и выполнять часть вычислений на месте, не перемещая данные. Это делает её особенно привлекательной для устройств искусственного интеллекта, сенсоров и периферийных вычислительных систем — то есть для приборов, которые должны быть умными, но не могут позволить себе высокое потребление энергии.

Как работает ETCRAM

ETCRAM (electro-thermo-chemical random access memory — электро-термохимическая оперативная память) использует локальный нагрев и электрические импульсы, чтобы управлять состоянием материала внутри устройства. Команда под руководством Эллиота Фуллера и Алека Талина продемонстрировала технологию на сочетании тантала (металл) и диоксида ванадия (VO₂).

В основе — фазовый переход диоксида ванадия. Этот материал может находиться в металлическом или изолирующем состоянии в зависимости от температуры и химического состава. Интегрированный нагревательный электрод позволяет преодолевать кинетические барьеры и стабильно фиксировать промежуточные состояния при комнатной температуре.

Ключевые характеристики ETCRAM в сравнении с существующими аналоговыми решениями:

• В ~100 раз более высокая точность хранения аналоговых состояний (в ~100 раз меньше ошибок в проводимости).
• Динамический диапазон не менее чем в 1 000 раз шире — то есть устройство отличает значительно больше различимых уровней хранимого значения.
• Один и тот же компонент может работать в двух режимах: как синаптическое аналоговое запоминающее устройство или как нейроноподобный переключатель с нелинейной характеристикой.

Что впереди

Авторы подчёркивают: ETCRAM — это исследовательское устройство, демонстрирующее принцип, а не готовый к массовому производству чип. Тем не менее работа уже стала финалистом премии R&D100 в 2026 году как одна из наиболее перспективных разработок в области электроники.

Читайте также по теме: переключателях памяти для радиочипов 5G и 6G.

Ближайшие задачи — миниатюризация, проверка стабильности при длительной работе и создание массивов ячеек. По словам разработчиков, именно на таких ячейках может строиться будущая низкоэнергетическая вычислительная архитектура для умных сенсоров и периферийных устройств ИИ.