در دنیای فناوری که سرعت حرف اول را می‌زند، حافظه‌های فوق‌سریع می‌توانند آینده کامپیوترها، گوشی‌های هوشمند و هوش مصنوعی را متحول کنند. تیمی از پژوهشگران دانشگاه فودان چین با معرفی حافظه فلش غیرفرار PoX (Phase-change Oxide) که داده‌ها را در 400 پیکوثانیه (کمتر از یک میلیاردم ثانیه) ثبت می‌کند، گامی بزرگ در این مسیر برداشته‌اند. این فناوری نه‌تنها سریع‌ترین حافظه جهان است، بلکه با مصرف انرژی پایین و قابلیت‌های غیرفرار، می‌تواند گلوگاه‌های سخت‌افزاری در سیستم‌های هوش مصنوعی را برطرف کند. در این مقاله، به بررسی ویژگی‌ها، فناوری پشت PoX، مقایسه آن با حافظه‌های سنتی، و تأثیرات آن بر آینده فناوری می‌پردازیم.
حافظه PoX چیست؟
حافظه PoX، جدیدترین نوآوری در حوزه حافظه‌های فلش غیرفرار، توانایی خواندن و نوشتن داده‌ها را در 400 پیکوثانیه (0.0000000004 ثانیه) دارد. این سرعت، PoX را تا 100 هزار برابر سریع‌تر از حافظه‌های فلش کنونی و هزاران برابر سریع‌تر از حافظه‌های فرار مانند SRAM و DRAM می‌کند. برخلاف حافظه‌های فرار که با قطع برق داده‌ها را از دست می‌دهند، PoX داده‌ها را حتی بدون منبع تغذیه حفظ می‌کند، که آن را برای کاربردهای پیشرفته مانند هوش مصنوعی و دستگاه‌های کم‌مصرف ایده‌آل می‌سازد.
چرا PoX یک انقلاب در فناوری حافظه است؟
- سرعت بی‌نظیر: PoX می‌تواند حدود 25 میلیارد عملیات در ثانیه انجام دهد، در حالی که حافظه‌های فلش سنتی تنها به چند میلیون عملیات در ثانیه می‌رسند.
- مصرف انرژی پایین: به دلیل غیرفرار بودن، در حالت بی‌کار انرژی مصرف نمی‌کند، که برای دستگاه‌های قابل‌حمل و هوش مصنوعی لبه‌ای (Edge AI) بسیار مناسب است.
- کاربرد در هوش مصنوعی: PoX گلوگاه‌های جابه‌جایی داده در شتاب‌دهنده‌های مدل‌های زبانی بزرگ (LLM) را حذف می‌کند، جایی که بخش عمده انرژی صرف انتقال داده‌ها می‌شود.
فناوری پشت حافظه PoX
تیم دانشگاه فودان به رهبری پروفسور ژو پنگ با بازطراحی ساختار حافظه‌های فلش، از گرافن دوبعدی دیراک به جای سیلیکون سنتی استفاده کرده‌اند. گرافن، به دلیل تحرک بالای بار الکتریکی، امکان انتقال سریع‌تر داده‌ها را فراهم می‌کند. این تیم با بهره‌گیری از پدیده‌ای به نام سوپر-تزریق دوبعدی (2D Super-Injection)، جریانی تقریباً نامحدود از شارژ را به لایه ذخیره‌سازی حافظه منتقل می‌کند. این فناوری محدودیت‌های سرعت در حافظه‌های فلش رایج را از بین برده و عملکردی در سطح پیکوثانیه ارائه می‌دهد.
مقایسه PoX با حافظه‌های سنتی
- SRAM و DRAM: این حافظه‌های فرار در بازه 1 تا 10 نانوثانیه (1000 برابر کندتر از PoX) عمل می‌کنند و با قطع برق داده‌ها را از دست می‌دهند.
- حافظه‌های فلش کنونی: در مقیاس میکروثانیه تا میلی‌ثانیه کار می‌کنند، که برای سیستم‌های هوش مصنوعی مدرن بسیار کند است.
- DDR5 RAM: سریع‌ترین کیت‌های DDR5 (مانند Asgard Thor DDR5-9600) در سال 2024 معرفی شدند، اما همچنان در مقیاس نانوثانیه عمل می‌کنند و فرار هستند.
کاربردهای حافظه PoX
حافظه PoX پتانسیل تغییر بازی در صنایع مختلف را دارد:
- هوش مصنوعی: جایگزینی کش‌های SRAM در چیپ‌های هوش مصنوعی، کاهش مصرف انرژی و افزایش سرعت پردازش.
- گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها: امکان روشن‌شدن آنی دستگاه‌ها و اجرای مدل‌های هوش مصنوعی محلی بدون کندی یا داغ شدن.
- اینترنت اشیا (IoT): استفاده در دستگاه‌های کم‌مصرف با نیاز به حافظه غیرفرار و سریع.
- مراکز داده: بهبود عملکرد سرورها با کاهش تأخیر در جابه‌جایی داده‌ها.
لیو چون‌سن، پژوهشگر ارشد آزمایشگاه کلیدی تراشه‌های مجتمع فودان، اظهار داشت: «PoX می‌تواند به‌زودی در گوشی‌ها و کامپیوترها ادغام شود و اجرای روان مدل‌های هوش مصنوعی محلی را بدون مشکلات رایج مانند کندی یا مصرف بالای انرژی ممکن کند.»
وضعیت کنونی و تجاری‌سازی
در حال حاضر، نمونه اولیه PoX با ظرفیت محدود (در حد کیلوبایت) ساخته شده، اما طراحی آن پتانسیل مقیاس‌پذیری به ظرفیت‌های بالاتر را دارد. تیم فودان با شرکای صنعتی همکاری نزدیکی برای توسعه آرایه‌های حافظه و تولید انبوه دارد. آزمایش‌های اولیه (tape-out) نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده و تأییدیه طراحی تراشه نیز انجام شده است. انتظار می‌رود در سال‌های آینده، این فناوری به بازار مصرفی وارد شود.
همچنین، در آوریل 2025، گزارش‌هایی از آزمایش‌های اولیه PoX در شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی منتشر شد که نشان‌دهنده کاهش 70 درصدی مصرف انرژی در مقایسه با حافظه‌های سنتی است. این پیشرفت می‌تواند به توسعه دستگاه‌های پایدارتر و سازگار با محیط‌زیست منجر شود.
جمع‌بندی
حافظه PoX با سرعت بی‌سابقه 400 پیکوثانیه و ویژگی غیرفرار، سریع‌ترین حافظه فلش جهان است که می‌تواند آینده فناوری را دگرگون کند. این نوآوری، با ترکیب گرافن دوبعدی و فناوری سوپر-تزریق، نه‌تنها گلوگاه‌های سخت‌افزاری در هوش مصنوعی را برطرف می‌کند، بلکه راه را برای دستگاه‌های کم‌مصرف و سریع‌تر هموار می‌سازد. اگر صاحب کسب‌وکار فناوری هستید یا به‌عنوان کاربر به دنبال دستگاه‌های پیشرفته هستید، PoX می‌تواند تجربه‌ای بی‌نظیر ارائه دهد. با ادامه همکاری‌های صنعتی، به‌زودی شاهد حضور این فناوری در گوشی‌ها، لپ‌تاپ‌ها و سیستم‌های هوش مصنوعی خواهیم بود.
