El tiempo más largo que ha permanecido una nave espacial en la superficie del infierno que es Venus fue un poco más de dos horas. En 1981, la sonda soviética Venera 13 aterrizó en Venus. Transmitió algunas imágenes en color sorprendentes y datos ambientales, y luego rápidamente se derritió.
Venus es brutal. La temperatura de su superficie ronda los 465°C, tan caliente como un horno. La atmósfera extremadamente espesa del planeta, compuesta principalmente de dióxido de carbono, ejerce una enorme cantidad de presión en la superficie, aproximadamente 92 veces la de la Tierra al nivel del mar. Esto es comparable a estar a 900 metros bajo el agua.
Pero ¿y si nuestras computadoras fueran capaces de soportar las condiciones extremas de Venus? Una nueva investigación sugiere que esto algún día podría convertirse en realidad.
Investigadores de la Universidad de Pensilvania han desarrollado un dispositivo de memoria hecho de nitruro de aluminio y escandio (AlScN) que puede funcionar a temperaturas lo suficientemente altas como para derretir rocas.
“Desde la perforación en las profundidades de la Tierra hasta la exploración espacial, nuestros dispositivos de memoria de alta temperatura podrían conducir a una informática avanzada donde otros dispositivos electrónicos y de memoria fallarían”, dijo Deep Jariwala, profesor asociado de Penn Engineering. “No se trata sólo de mejorar los dispositivos; se trata de habilitar nuevas fronteras en ciencia y tecnología”.
Un gran avance en la informática extrema
Los dispositivos modernos de memoria no volátil (NVM), es decir, hardware sin alimentación, como discos duros o unidades de estado sólido (SSD) que almacenan información sin necesidad de una fuente de energía activa, fallan a temperaturas muy altas, lo que hace que la información se evapore. Incluso los sistemas de almacenamiento más modernos fallan estrepitosamente a temperaturas superiores a 300°C.
Sin embargo, el nuevo diodo ferroeléctrico creado por los científicos puede funcionar a la sorprendente temperatura de 600°C durante varias horas. Este avance abre la puerta para que sensores y dispositivos informáticos funcionen en entornos extremos, incluidos los sistemas de inteligencia artificial.
La investigación se centra en el uso de AlScN ferroeléctrico. Este material ha surgido como una opción de semiconductores de alto rendimiento sólo en los últimos cinco años. Su característica principal es su capacidad para retener un estado eléctrico (encendido/apagado o los “1” y “0” utilizados para representar datos digitales) incluso después de que se elimina un campo eléctrico externo y a temperaturas muy altas. La clave del éxito del dispositivo reside en dos características principales. Una es la estructura precisa de metal-aislante-metal, que también incorpora electrodos de platino y níquel. El otro es el espesor del diodo, que es de apenas 45 nanómetros.
Esta estructura extremadamente delgada no es casualidad. Más bien, es el resultado de muchas pruebas y errores hasta que los investigadores se decidieron por este espesor de Ricitos de Oro que logra el equilibrio perfecto entre conmutación ferroeléctrica y protección contra la degradación del material.
La resistencia del nuevo dispositivo quedó demostrada por su capacidad para soportar un millón de ciclos de lectura y mantener una relación de encendido y apagado estable durante más de seis horas a temperaturas ambiente abrasadoras. Naturalmente, el equipo de investigación califica este desempeño como “sin precedentes”. La capacidad de combinar esta memoria con procesadores podría dar lugar a computadoras que funcionen en casi cualquier entorno.
“La estructura cristalina del AlScN también le confiere enlaces notablemente más estables y fuertes entre los átomos, lo que significa que no sólo es resistente al calor sino también bastante duradero”, dijo Dhiren Pradhan, primer autor del estudio e investigador postdoctoral en la Universidad de Pensilvania.
“Pero lo más notable es que el diseño y las propiedades de nuestro dispositivo de memoria permiten un cambio rápido entre estados eléctricos, lo cual es crucial para escribir y leer datos a alta velocidad”.
Una nueva forma de dispositivo
Los dispositivos actuales basados en silicio tienen dificultades en entornos de alta temperatura. Por tanto, la industria emplea tradicionalmente la tecnología del carburo de silicio, que es más lenta.
Este avance podría presagiar una nueva era de dispositivos informáticos sin silicio, capaces de realizar tareas avanzadas con gran cantidad de datos. Al combinar memoria resistente al calor y unidades de procesamiento, los científicos imaginan procesadores de IA que puedan funcionar en condiciones extremas, revolucionando potencialmente la exploración espacial y las operaciones industriales. Como tal, se trata de un avance apasionante que podría abrir nuevas fronteras tanto en la exploración científica como en las aplicaciones prácticas en la Tierra y más allá.
“Si bien la tecnología de carburo de silicio es excelente, no se acerca en absoluto a la potencia de procesamiento de los procesadores de silicio, por lo que el procesamiento avanzado y la computación con gran cantidad de datos, como la IA, no se pueden realizar en entornos de alta temperatura o hostiles”, dijo Jariwala.
“La estabilidad de nuestro dispositivo de memoria podría permitir una integración más estrecha de la memoria y el procesamiento, mejorando la velocidad, la complejidad y la eficiencia de la computación. A esto lo llamamos “cómputo mejorado con memoria” y estamos trabajando con otros equipos para preparar el escenario para la IA en nuevos entornos”.
Los hallazgos aparecieron en Nature Electronics.
Fuente: ZME Science.
