Число больше не обязательно превращать в цепочку нулей и единиц. Специалисты Sandia National Laboratories создали ETCRAM — аналоговую память, где значение кодируется химическим состоянием материала, а считывается через его электрическое сопротивление. Одна ячейка способна удерживать тысячи промежуточных состояний и сохранять выбранное значение без постоянного питания.
ETCRAM расшифровывается как electro-thermo-chemical random-access memory. В обычной цифровой памяти ячейка различает несколько строго заданных состояний, а ETCRAM плавно меняет сопротивление в огромном диапазоне. Похожую идею многоуровневого хранения инженеры развивают и в других направлениях: недавно созданный ДНК-мемристор объединил память и обработку сигнала внутри одного элемента.
Главную роль в ETCRAM играет движение кислородных вакансий внутри оксида переходного металла. Электрический импульс запускает электрохимическую реакцию и меняет состав материала, а вместе с ним меняется проводимость. Определённой концентрации дефектов соответствует определённое сопротивление, которое используется как сохранённое аналоговое число.
Медленная электрохимия обычно препятствует быстрой памяти. Команда Sandia добавила локальный нагреватель, который повышает температуру ячейки во время записи и ускоряет перемещение кислородных вакансий. После программирования нагрев прекращается, новое состояние сохраняется. Этот принцип отличается от многих мемристоров, где сопротивление меняют через формирование микроскопических проводящих каналов, склонных к шуму и разбросу параметров.
В экспериментах разработчики получили линейные состояния сопротивления в диапазоне девяти порядков и продемонстрировали тысячи программируемых уровней. На массиве из 100 устройств среднее изменение сохранённых аналоговых значений за два месяца осталось меньше 1%. Авторы показали возможность интеграции ячеек с КМОП-схемами и устойчивость к электрическим и тепловым помехам.
По оценке Sandia, ETCRAM обеспечивает примерно в 100 раз более высокую точность, чем современные аналоговые технологии памяти, а доступный динамический диапазон увеличивается минимум на три порядка. Симуляции матричных вычислений показали потенциальную эффективность свыше 1000 TOPS на ватт. Реальные серийные чипы до таких показателей ещё не дошли, но сама возможность считать непосредственно там, где хранится аналоговое значение, помогает устранить энергозатратную пересылку данных между памятью и процессором. Такую же задачу решают нейроморфные чипы, где память и вычисления физически сближены.
Разработчики рассматривают ETCRAM для датчиков, периферийных ИИ-систем, лидаров, фазированных антенных решёток и другой электроники, которой приходится постоянно обрабатывать аналоговые сигналы. Sandia испытывает другие сочетания материалов. Сроков появления коммерческой памяти команда пока не называет.
Многоуровневое кодирование постепенно становится самостоятельным направлением развития вычислительного оборудования. В феврале инженеры показали атомно-тонкий транзистор, способный различать 3024 состояния вместо выбора между двумя уровнями.
Sandia параллельно изучает и другие способы сократить энергетические расходы. В начале 2026 года лаборатория показала нейроморфные системы, которые при энергопотреблении около 20 Вт на отдельных научных задачах опередили традиционные GPU.
Эксперименты всё чаще уходят от привычной цифровой архитектуры. Недавно волновой процессор впервые напрямую управлял роботом, формируя решение через физическую интерференцию вместо последовательных цифровых операций. ETCRAM развивает ту же идею с другой стороны: материал внутри микросхемы становится не пассивным хранилищем, а непосредственной частью вычисления.
