隨著太空任務越來越遠離地球，航天器必須逐漸自行處理和存儲數據，而人工智能預計將成為管理這些日益增長的數據量的主要工具。這些系統所依賴的記憶體必須在極其惡劣的環境中保持穩定。傳統的 NAND 閃存是目前在太空中儲存大量數據的最新技術，提供甲級存儲容量，然而太空中的輻射會對其造成顯著損害。輻射會與存儲數據的電荷互動，導致數據損壞。喬治亞理工學院的研究人員開發了一種基於鐵電材料的 NAND 閃存版本，能承受比傳統 NAND 高出 30 倍的輻射水平。
相關研究結果已發表於《Nano Letters》期刊。
鐵電性是指某些材料能夠保持永久的自發電極化的能力。這種極化的數據存儲方式與傳統 NAND 的不同，而這種差異在輻射下極為重要。「如果將傳統閃存送入太空，輻射與閃存中被捕獲的電荷互動，容易導致數據損壞，」喬治亞理工學院電子計算機工程學院副教授 Asif Khan 在新聞稿中表示。「相比之下，鐵電 NAND 閃存不是以被捕獲的電荷存儲數據，而是以材料中的極化存儲。
而極化對輻射影響的抵抗力非常強。」使這一切成為可能的材料是氧化鉿，這是一種與矽相容的化合物，鐵電性首次在 15 年前被發現。Khan 的實驗室花了十年時間來確定其能力。儘管如此，新架構所顯示的輻射耐受度仍然令團隊感到驚訝。
鐵電 NAND 閃存在太空數據存儲中的應用潛力
研究所進行的測試顯示，電氣與計算機工程博士生 Lance Fernandes 在喬治亞理工學院的潔淨室中製造了鐵電 NAND 晶片，然後將其送往賓夕法尼亞州立大學進行輻射測試。這些晶片能夠承受高達 100 萬 rads 的輻射吸收劑量，相當於 1 億次 X 光檢查。這一數字涵蓋了航天器所面臨的所有輻射範圍：低地球軌道衞星需要承受 5,000 至 30,000 rads 的輻射耐受性；靜止軌道要求在 100,000 至 300,000 rads 之間；而深空任務則達到 1,000,000 rads。
「對於太空中的數據存儲來説，僅僅讓記憶體運行是遠遠不夠的，它必須在極端輻射下保持可靠，」Fernandes 表示。「使我們的存儲特別令人興奮的是，鐵電 NAND 閃存不僅具有輻射耐受性，還能在極其惡劣的輻射環境中保持可靠。這正是我們在太空中所需要的。」該研究得到了 SUPREME 的支持，SUPREME 是由半導體研究公司運行的 JUMP 2.0 計劃的一部分，並由國防高級研究計劃局（DARPA）贊助，以及由國防威脅減少機構提供支持。
項目 規格 輻射耐受性 高達 100 萬 rads 儲存技術 鐵電 NAND
