Moderní elektronika má jedno slabé místo, které se nedaří překonat už desítky let. Teplo. Jakmile teploty překročí zhruba 200 °C, většina čipů začne selhávat. Výkon klesá a zařízení se postupně ničí. Právě tento limit dlouhodobě brzdí vývoj v extrémních prostředích, od hlubinných vrtů až po vesmír.

Tým z University of Southern California nyní ukázal, že tahle hranice nemusí být konečná. Ve studii publikované 26. března 2026 v prestižním časopise Science představil profesor J. Joshua Yang z USC Viterbi School of Engineering nový typ paměťového zařízení, který bez problémů funguje při 700 °C. To je teplota vyšší než u některých typů lávy. A podle samotných vědců to navíc není strop, ale jen limit jejich laboratorního vybavení.

„Můžete to klidně nazvat revolucí. Je to nejlepší vysokoteplotní paměť, jaká kdy byla předvedena,“ uvedl Yang.

Nečekaný objev, který změnil směr výzkumu

Nová technologie stojí na takzvaném memristoru. Jde o nanoskopickou součástku, která dokáže nejen ukládat data, ale zároveň i počítat. To je zásadní rozdíl oproti klasickým čipům, kde jsou paměť a výpočetní část oddělené.

Za návrhem stojí Jian Zhao, hlavní autor studie. Konstrukce využívá kombinaci materiálů, které se běžně v elektronice používají jen částečně. Horní elektrodu tvoří wolfram, prostřední izolační vrstvu oxid hafničitý a spodní vrstvu grafen. Právě poslední jmenovaný materiál hraje klíčovou roli.

Celý objev přitom nevznikl cíleně. Tým pracoval na jiné variantě zařízení, která nefungovala podle očekávání. Během experimentů si ale všimli neobvyklého chování grafenu při vysokých teplotách. Další analýza pomocí elektronové mikroskopie, spektroskopie a kvantových simulací ukázala, co se vlastně děje.

V běžných čipech se při vysoké teplotě atomy kovu z elektrody začnou postupně pohybovat skrz izolační vrstvu. Nakonec vytvoří vodivou cestu, která zařízení zkratuje. Grafen tomu ale brání. Wolframové atomy se na něj nedokážou navázat a nemají kde zakotvit. Výsledkem je stabilní struktura, která funguje i v extrémních podmínkách.

Zařízení si při 700 °C dokázalo uchovat data déle než 50 hodin bez nutnosti obnovy. Zároveň zvládlo více než miliardu přepínacích cyklů a pracovalo při napětí pouhých 1,5 voltu. Rychlost se pohybovala v řádu desítek nanosekund, což odpovídá moderním paměťovým technologiím.

Od Venuše po umělou inteligenci

Možné využití sahá mnohem dál než jen do laboratorního výzkumu. Elektronika schopná fungovat nad 500 °C byla dlouho snem kosmických agentur. Například na Venuši panují teploty, které běžné sondy zničí během krátké doby. Právě absence odolné elektroniky byla jedním z hlavních důvodů, proč mise na tuto planetu končily neúspěchem.

Zdroj: Shutterstock

Nový čip by mohl situaci zásadně změnit. Stejně tak by našel využití v geotermálních vrtech, jaderných reaktorech nebo budoucích fúzních zařízeních. V běžném světě by zase výrazně zvýšil spolehlivost elektroniky. Pokud čip zvládne 700 °C, pak prostředí kolem 125 °C, typické třeba pro automobilový průmysl, pro něj nepředstavuje prakticky žádnou zátěž.

Zajímavý je i dopad na oblast umělé inteligence. Memristory totiž umožňují provádět výpočty přímo během průchodu elektrického proudu. Využívají přitom základní fyzikální princip známý jako Ohmův zákon. Ve finále se tak dosáhne výrazně nižší spotřeby energie a mnohonásobně vyšší rychlosti při operacích, jako je násobení matic, které tvoří většinu výpočtů v AI systémech.

Na komercializaci už pracuje společnost TetraMem, kterou Yang spoluzaložil spolu s Qiangfei Xia, Miao Hu a Ning Ge. Firma se zaměřuje na memristorové čipy pro strojové učení a první funkční prototypy už testuje v praxi.

Co zatím brání nasazení v praxi

Navzdory slibným výsledkům zůstává technologie zatím ve fázi výzkumu. Samotná paměť nestačí k vytvoření kompletního počítače. Bude nutné vyvinout i logické obvody schopné pracovat při podobných teplotách a celé řešení integrovat do funkčního systému.

Další překážkou je výroba. Současné prototypy vznikaly ručně v laboratorních podmínkách a ve velmi malém měřítku. Přechod na průmyslovou výrobu bude vyžadovat čas i další investice.

Dobrá zpráva je, že většina použitých materiálů není pro polovodičový průmysl nová. Wolfram i oxid hafničitý se už dnes běžně používají. Grafen je sice technologicky náročnější, ale firmy jako TSMC nebo Samsung už pracují na jeho výrobě ve větším měřítku.

Výzkum probíhal v rámci centra CONCRETE, které vede USC ve spolupráci s Air Force Office of Scientific Research a Air Force Research Laboratory. Na experimentech se podílel také tým Sabyasachiho Ganguliho z AFRL Materials Lab v Daytonu a teoretická část vznikla ve spolupráci s Kumamoto University v Japonsku.