Пока мы привыкаем к мысли, что оперативная память за прошлый год подорожала более чем на 200% и в обозримом будущем дешеветь не собирается, в Токийском университете тихо показали штуку, которая способна перевернуть всю эту историю. Новое устройство переключает биты за 40 пикосекунд — в 1000 раз быстрее, чем умеет современная DRAM. При этом почти без нагрева. Эта технология может изменить не только рынок памяти, но и всю архитектуру сборки компьютера, к которой мы все привыкли. В этом точно стоит разобраться, чтобы понимать, что именно мы получим в будущем, и как будут работать наши компьютеры.
Новый тип DRAM
Если не вдаваться в лишние детали, которые не меняют общей картины и мало что дают в понимании вопроса, можно сказать, что исследователи собрали микроскопическое устройство из слоев двух материалов. Это антиферромагнетик Mn₃Sn (марганец-олово) и тантал. Собраны они на обычной кремниевой подложке, так как она идеально подходит для этой задачи.
Исследователи научились переключать магнитное состояние этого устройства сверхкороткими электрическими импульсами. Тут все как обычно: одно состояние — «0», другое — «1». Между импульсами ячейка хранит бит даже без питания, как Flash в SSD.
Тут интереснее всего три главных параметра. Переключение занимает 40 пикосекунд. Для сравнения, DRAM работает в наносекундной шкале, то есть примерно в тысячу раз медленнее. Нагрев самой ячейки в момент переключения составляет около 8 градусов. Это критически важно, потому что большинство предыдущих экспериментальных «сверхбыстрых» технологий памяти при той же скорости разогревались на сотни градусов, что делало ее бессмысленной. А еще память энергонезависимая, и бит в ней сохраняется без питания, в отличие от DRAM, которой нужен постоянный рефреш.
Для чего нужна новая память
У каждого типа памяти в современном компьютере свой неприятный компромисс. DRAM хранит биты как заряд в крошечных конденсаторах, которые постоянно «текут» — поэтому система тысячи раз в секунду их перезаписывает, потребляет энергию и греется даже на холостом ходу, а при отключении питания все теряет. SRAM в кэше процессора очень быстрая и не требует постоянного рефреша, но занимает шесть транзисторов на ячейку против одного у DRAM, а это дорого и нерационально. Flash в SSD хранит данные без питания, но переключается медленно, и ячейки быстро изнашиваются.
Уже лет тридцать индустрия ищет универсальную память. Что-то такое гипотетическое, что могло бы совместить плотность DRAM, скорость SRAM, энергонезависимость Flash и низкое потребление. Это может показаться утопией, но некоторые наработки, вроде MRAM, PCM, FeRAM, ReRAM, все же существовали. Правда, большинство из них закончилось нишевыми применениями. Спинтронная память на Mn₃Sn — очередной заход на ту же вершину.
Что такое спинтроника и при чем здесь марганец
Идея спинтронной памяти простая: хранить бит не зарядом, а магнитным состоянием материала. В самом по себе способе нет ничего нового, ведь на магнитной записи десятилетиями работают жесткие диски. Вот только HDD — это огромные крутящиеся пластины, а нам нужно что-то микроскопическое, твердотельное и быстрое.
В качестве эксперимента исследователи в разные времена пробовали ферромагнетики, вроде железа, кобальта и никеля, но соседние ячейки мешали друг другу собственными магнитными полями. Новый антиферромагнетик устроен иначе. Соседние магнитные моменты направлены в противоположные стороны и взаимно компенсируются.
Снаружи материал почти немагнитный, не мешает соседям и перемагничивается в разы быстрее. А ключевой механизм, благодаря которому все работает почти без нагрева, в переводе на русский называется передача углового момента. Импульс тока перемагничивает материал не через нагрев, а напрямую — раскручивая магнитные моменты в нужное положение. Это и позволило сделать повышение температуры незначительным на фоне других разработок.
Лазерная память и что она изменит
Интересно и то, что ячейку удалось переключить также импульсом фототока от обычного телеком-лазера. Это тот диапазон, что применяется в оптоволоконных интернет-сетях. Лазер бьет в фотодиод, а тот выдает 60-пикосекундный электрический импульс, который и переключает магнитное состояние. То есть исследователи фактически продемонстрировали возможность вести запись напрямую светом, без отдельного шага в виде электронного сигнала.
В современных дата-центрах главным узким местом является пересылка данных между чипами, а не сами вычисления. Все крупнейшие облачные операторы мира вкладываются в кремниевую фотонику и оптические интерконнекты. В эту же картину отлично ложится память, которую можно писать прямо лазером. Пока это лабораторный эксперимент, но направление выбрано очень верно.
Современные ИИ-ускорители больше энергии тратят не на сами расчеты, а на перемещение и обновление данных. По мере того как GPU-кластеры разрастаются до сотен тысяч ускорителей, узким местом становятся именно подача питания и охлаждение. Если решить эту проблему, можно сэкономить огромное количество денег, уходящих на охлаждение.
Косвенно можно вспомнить про рекордный дефицит самой DRAM. Память для ИИ-серверов забирает мощности почти всех фабрик мира. На этом фоне любой конкурент DRAM, который еще и почти не греется, — для индустрии просто мечта. Но это преимущество несколько натянуто. Вряд ли технология развернется настолько быстро, чтобы кризис еще не успел закончиться.
Читайте также: Что подорожает после оперативной памяти в 2026 году
Когда появится новая память
И вот тут начинается отрезвление. То, что показали в Токио, является только лабораторной структурой размером с пылинку, а не готовым к производству чипом. Между таким прототипом и коробкой на полке магазина обычно лежат десять-пятнадцать лет инженерной работы, доводки и тестирования. И то, если проект не закроют из-за выявившихся проблем, а они буквально на поверхности.
Главная проблема в том, что для надежного переключения нужно внешнее магнитное поле смещения. Для лаборатории или на худой конец дата-центра это нормально, для коммерческого чипа — приговор. Никто не будет ставить в ноутбук рядом с памятью отдельный магнит. Поэтому этот вопрос, как и вопрос масштабирования, еще только предстоит решить.
Итог такой. Показанная в Токио память — это не новая память для геймеров, и заголовки в духе «DRAM устарела» можно смело пропускать. Это шаг в долгой инженерной партии за универсальную память, в которую отрасль играет уже тридцать лет. Но шаг этот важный, ведь впервые удалось совместить пикосекундную скорость и почти полное отсутствие нагрева в одной ячейке, причем с возможностью записи лазером.
Если технологию доведут до серийного производства, то изменится не только память, но и сам подход к тому, как компьютер хранит и переносит данные. А пока что мы по-прежнему платим за DDR5, как за тройку лошадей, миримся с меньшими объемами SSD и ждем, когда хоть какой-нибудь «будущий стандарт» наконец доедет до серийного производства. Будем надеяться, что это не очередной путь в никуда, а хоть какая-то надежда.
Комментарии (38)
saag
29.05.2026 09:00Никто не будет ставить в ноутбук рядом с памятью отдельный магнит
В электромоторах жестких дисков неодимовые магниты, как то не так уж и далеко от дисков с данными:-)
diderevyagin
29.05.2026 09:00Если технологию доведут до серийного производства
именно ЕСЛИ. сколько мы видели за эти десятилетия "прорывов" ....
P.S.
статья хорошая !
unreal_undead2
29.05.2026 09:00Угу, про интеловский Apache Pass/Optane/3D XPoint тоже много шума было, пока реальное железо не появилось.
CherryPah
29.05.2026 09:00Лазер бьет в фотодиод, а тот выдает 60-пикосекундный электрический импульс, который и переключает магнитное состояние. То есть исследователи фактически продемонстрировали возможность вести запись напрямую светом, без отдельного шага в виде электронного сигнала.
Я даже не знаю как это комментировать
THEOILMAN
29.05.2026 09:00Самое главное. Как комментировать: Комментируйте, выделяя часть комментария жирным шрифтом. Так вы не будете выделяться среди всего остального нейрослопа на сайте. Это будут не просто комментарии - это бриллианты отсекаемые пальцами из под клавиатуры. Если хотите вступить в дискуссию, то просто скажите мне об этом.
olegshutov
29.05.2026 09:00Я еще в универе лет 25 назад когда учился, читал про транзисторы с какими-то бешеными параметрами в сотни гигагерц, и обещаниями иметь такие процы в скором времени. Есть большая разница между прототипом и массовым устройством.
Flux82
29.05.2026 09:00Ну так такие транзисторы есть, как-то работают же векторные анализаторы сигнала всякие или осциллографы с полосой порядка 70-100 ГГц. Но на этой частоте длина волны только порядка 3мм, т.е. если пытаться такие транзисторы на таком расстоянии располагать, то между ними появится СВЧ-тракт с переотражениями, стоячими волнами и так далее. Поэтому в реальной схеме это будет тщательно разведённая плата из специального текстолита с кучей экранов и много места вокруг транзистора. Логический элемент на 100 ГГц так сделать может и можно, а вот процессор будет занимать пару кварталов :)
jar_ohty
29.05.2026 09:00Если это память, запись и считывание сигнала в которую производится светом, а не электрическим сигналом, то это fail. Потому что это сразу ограничивает плотность хранения информации длиной волны света, а устройство выборки либо очень медленное, либо очень дорогое и все равно небыстрое, и к тому же подверженное износу.
kenomimi
29.05.2026 09:00Примерно та же история, как с "убийцой ленты" на стеклянных пластинах - скорость хорошая, объем огромен, хранение поистине вечное, изменить/стереть нельзя, кассеты вроде должны быть недорогие. И устройство чтения-записи с супер-точной оптикой и механикой, размером в морской контейнер и стоимостью как десяток лакшери-самолетов... Так и осталось дорогой лабораторной игрушкой.
funnycar
29.05.2026 09:00В конце нулевых ещё, читал статьи про трековую память основанную на перемещении магнитных доменовы в нанотрубках, что мол через несколько лет оперативка будет не нужна и всё будет основано на этой потрясающей памяти. Полтора десятка лет прошло, а воз и ныне там.
Moog_Prodigy
29.05.2026 09:00Эм...как бы использовали такие вещи, но глубоко в прошлом - https://habr.com/ru/articles/454226/
Штука занятная и интересная, но ее время давно ушло.
jar_ohty
29.05.2026 09:00Да, ЦМД... Там, где я работал в 2002-2012 годах, был рабочий(!) и использовавшийся (!!!) компьютер, оперативная память которого была на ЦМД (не вся, конечно -- иначе это было очень медленно).
funnycar
29.05.2026 09:00Да, про этот тип памяти читал. Но тут обещали наносекундные задержки из-за множества очень коротких дорожек и всё это в потребительскую электронику.
Popadanec
29.05.2026 09:00Ноуты с такой памятью постоянно летали в космос. Выделялись ещё оранжевой подсветкой.
axion-1
29.05.2026 09:00Никто не будет ставить в ноутбук рядом с памятью отдельный магнит.
В ноутбук много чего не ставят. Коммерческие решения одними ноутбуками и смартфонами не ограничиваются.
brotchen
29.05.2026 09:00Нагрев самой ячейки в момент переключения составляет около 8 градусов.
Если в одну ячейку 10 раз попеременно записать 0 и 1, то за 400 пикосекунд она нагреется на 80 градусов?
Fwild
29.05.2026 09:00>Нагрев самой ячейки в момент переключения составляет около 8 градусов.
тысяча переключений - 8000 градусов, не? Впрочем, в случае нейросетей, например, менять веса вообще, не надо, всё упирается в скорость пересылки данных.
Wijey
29.05.2026 09:00кстати, а где мемристорная память, которую обещали уже прям вот-вот запустить в производство несколько лет назад?
Kli99
29.05.2026 09:00Несколько лет назад - это уже заметно больше десяти.
June 10, 2015 HP kills The Machine, repurposes design around conventional technologies
DesertDragon
29.05.2026 09:00Построены фабрики по производству DRAM и SSD, с окупаемостью в десятки лет. Вложены триллионы долларов. Никто не допустит резкую смену технологий, а то уважаемые люди деньги потеряют.
WASD1
29.05.2026 09:00"физический процесс" изменения 1T1C ячейки (это 1 бит DDR) - занимает те же десятки пикосекунд.
А вот чтобы считать микроскопический заряд (10 фемтокулон = 10*10<sup>-15</sup>) и превратить его в логическую 1 на latch-выходе из DDR - и требуется те самые 15 ноносекунд.
Как там у новой технологии обстоит дело со считыванием сигнала до стандартных ячеек - почему в статье "забыли" самое важное?Опять же "перемещение данных" (с вычислилельного кристалла на кристалл памяти или обратно) занимает примерно в 10 раз больше энергии, чем непосредственно запись в память. Ссылка https://arxiv.org/pdf/2603.26053 на in-memory computing исследование от 2026 года.
Кажется опять "колумнист изнасиловал учёного".
vanxant
29.05.2026 09:00"физический процесс" изменения 1T1C ячейки (это 1 бит DDR) - занимает те же десятки пикосекунд.
Ну нет же. Формула напряжения конденсатора U(t) = U0 * exp(-t/tau), где характерное время переключения tau = C/R цепи. С уменьшением техпроцесса чипа отношение ёмкости к сопротивлению C/R не меняется, поэтому мы так и сидим на тех же 30-50 МГц (20-33 нс), что были достигнуты в 90ых. Единственное что понизили U0, сначала с TTL 5V до 3 V, потом до 1.7, сейчас до 1.1. Это да, ускорило почти в 4 раза (до 5-8 нс). Всё остальное это массивно-параллельное чтение 8192 ячеек за такт, чтобы выплюнуть в шину на ширине 64 бита, но уже на гигагерцах.
WASD1
29.05.2026 09:00Так я подставил (я произвольно взял U/U0 как 1/4) и получил порядок велечины в 200 пикосекунд.
Что на порядок отличается от моего "десятки пикосекунд" и на 2 порядка от вашего.
Sixshaman
29.05.2026 09:00А что у этой памяти с латентностью?
Переключить ячейку, допустим, 1 пикосекунда. А сигнал от процессора до переключателя ячейки сколько будет идти?
И нужно ещё учитывать, что чем больше объем памяти, тем большая площадка для неё нужна. А следовательно, расстоянию, которое должен пройти сигнал до ячеек памяти, увеличивается. И снова латентность повышается.
diakin
Да вообще нет проблем!
ImagineTables
В HDD стоят(ли?) очень сильные магниты. И достаточно крупные.
Pogramist
это да, но ноутбуки с HDD теперь некая диковинка сейчас, однако
ImagineTables
Потому что медленнее и батарейку кушают. Чему они мешали свой магнитностью в ноутбуках, что аж «никто не будет ставить в ноутбук рядом с памятью отдельный магнит»?
eximus
А кто вам сказал, что SSD кушает батарейку меньше? При работе и активном обмене данными SSD легко может потреблять больше HDD.
vladf
У SSD мощность может быть больше, но и скорость выше в десятки раз. То есть такой же объем данных SSD передает с меньшим потреблением энергии. Плюс не нужно крутить диски в ожидании запроса на данные.
ImagineTables
«Работой и активным обменом данными», когда SSD и HDD расходуют энергию примерно одинаково, компьютер занимается сравнительно редко. На корпусе компьютеров до сих пор есть специальный огонёк, который обозначает такие моменты. Всё остальное время HDD крутит блины и кушает 1-2Вт, а SSD — милливаты, тут и набегает основная разница.
Плюс, как отметили выше, при одинаковой мощности в активном режиме, SSD проводит в нём меньше времени.
funca
При замене hdd на ssd в ноутбуке принципиальной разницы по времени работы от батареи я не наблюдал. Точнее, ssd оказался даже более прожорливым. Но это было давно.
isden
В современных ноутбуках есть несколько магнитов, например в динамиках или датчиках открытия/закрытия крышки.
okhsunrog
А ещё в электромоторах, которые вращают вентиляторы для охлаждения ноутбука.
RulenBagdasis
Тоже не понял пассажа, сейчас магниты ставят даже в планшеты, исключительно для того, чтобы обложку держать и никто не переживает по этому поводу. Скорее всего автор нам что-то недоговаривает и там магнит как в установке МРТ нужен, чтобы всё работало ))
DustCn
сейчас магниты ставят даже в планшеты, исключительно для того, чтобы обложку держать
Будет новая функция - закрыл обложку, магнитами стер данные в РАМ. Удобно!