Russische Wissenschaftler entwickeln Flash-Speicher mit Datenaufbewahrung von Hunderten Jahren

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Forscher am Rzhanov-Institut für Halbleiterphysik in Russland haben eine strahlungsbeständige, nichtflüchtige Flash-Speichertechnologie entwickelt, deren Datenhaltung potenziell Jahrhunderte andauert. Diese Technologie ist für Weltraumanwendungen wie Satelliten und orbitale Rechenzentren gedacht.

Wissenschaftler des A. V. Rzhanov-Instituts für Halbleiterphysik, Teil des Sibirischen Zweigs der Russischen Akademie der Wissenschaften, haben eine neue Technologie für nichtflüchtigen Flash-Speicher vorgeschlagen, die sich durch eine verbesserte Strahlungsresistenz und eine außergewöhnlich lange Datenaufbewahrungsdauer auszeichnet. Diese Innovation verspricht Anwendungen in der Raumfahrttechnik, darunter Satelliten, Raumfahrzeuge mit Kernenergieeinheiten und orbitale Rechenzentren.

Der Kern der Technologie basiert auf dielektrischen Schichten mit strukturellen Defekten, sogenannten Elektronenfallen. Diese Fallen können elektrische Ladung über längere Zeiträume speichern, wobei das Vorhandensein oder Fehlen von Ladung digitale Informationen repräsentiert. Zunächst experimentierten die Forscher mit Siliziumnitrid-Filmen und wechselten später zu Materialien mit hoher dielektrischer Permittivität wie Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid. Laut den Entwicklern erhöht dieser Ansatz die Lebensdauer der Datenhaltung, verringert den Energieverbrauch beim Überschreiben und verbessert die Widerstandsfähigkeit des Speichers gegen ionisierende Strahlung; Patente wurden für diese Lösungen angemeldet.

Vladimir Gritsenko, leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter des Instituts, erklärte, dass die theoretische Elektronenspeicherzeit in diesen Fallen bei Raumtemperatur Hunderte von Jahren erreichen könne. Im Gegensatz zum traditionellen Flash-Speicher, der auf Floatings Gates basiert, lokalisiert dieses Design die Ladung direkt in der dielektrischen Schicht.

Strahlungsresistenz ist für weltraumgestützte Elektronik kritisch, da die Exposition gegenüber energiereichen Partikeln Datenfehler oder Datenkorruption verursachen kann. Daher sind Speicher mit erhöhter Strahlenhärte besonders wertvoll für langwierige Weltraummissionen.

Eine von den Wissenschaftlern hervorgehobene potenzielle Anwendung sind orbitale Rechenzentren. Satelliten, die Fernerkundung und wissenschaftliche Missionen durchführen, erzeugen große Datenmengen, und die Verarbeitung dieser Daten an Bord könnte die Bandbreitenanforderungen der Kommunikationskanäle zur Erde reduzieren.

Über Satelliten hinaus könnte die Technologie in komplexeren Systemen wie Raumfahrzeugen mit nuklearer Energieversorgung und autonomen Forschungsstationen eingesetzt werden. Die Forscher betonen jedoch, dass strahlungsbeständiger Speicher allein nicht ausreicht; strahlengehärtete Prozessoren bleiben eine separate technologische Herausforderung.

Gleichzeitig untersucht das Team alternative Datenspeichermethoden, die auf der Veränderung des Materialzustands statt der Ladungsspeicherung beruhen. Diese experimentellen Methoden könnten deutlich höhere Betriebsgeschwindigkeiten und Ausdauer von bis zu Billionen von Überschreibzyklen bieten, befinden sich jedoch noch in einem frühen Entwicklungsstadium.

Dieser bedeutende Fortschritt stellt einen wichtigen Schritt in der Entwicklung langlebiger Speichertechnologien dar, die für die anspruchsvollen Bedingungen der Weltraumerforschung und die langfristige Datenspeicherung konzipiert sind.