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拋棄了1和0，劍橋大學(xué)開發(fā)新型內(nèi)存，容量可達100倍！

2023-06-27 11:33:40 EETOP

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盡管當(dāng)前的計算機技術(shù)非常強大，但它也存在一些硬性限制。數(shù)據(jù)僅被編碼為兩種狀態(tài)——1或0。而且這些數(shù)據(jù)在計算機系統(tǒng)的不同部分進行存儲和處理，因此需要來回穿梭，這會消耗能量和時間。

但一種新興形式的計算機內(nèi)存（稱為電阻開關(guān)內(nèi)存）的設(shè)計效率要高得多。這種新型存儲器可以創(chuàng)建一系列連續(xù)的狀態(tài)，而不是將一點信息翻轉(zhuǎn)為兩種可能狀態(tài)之一。這是通過向某些類型的材料施加電流來實現(xiàn)的，電流會導(dǎo)致它們的電阻變強或變?nèi)酢＿@些電阻的細微差異產(chǎn)生了一系列可能的數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)。

“例如，基于連續(xù)范圍的典型 USB 記憶棒能夠容納 10 到 100 倍的信息。”該研究的第一作者 Markus Hellenbrand 博士說。

在這項新研究中，該團隊開發(fā)了一種電阻開關(guān)存儲器件原型，該器件由氧化鉿材料制成，該材料已在半導(dǎo)體行業(yè)中用作絕緣體。通常用于存儲器是具有挑戰(zhàn)性的，因為它沒有原子水平的結(jié)構(gòu)——它的鉿和氧原子隨機混合在一起。但在這里，劍橋研究人員發(fā)現(xiàn)添加額外的成分有助于改變這種情況。

當(dāng)將鋇放入混合物中時，它會在堆疊的氧化鉿薄膜之間形成垂直“橋”。由于這些鋇橋具有高度結(jié)構(gòu)，電子可以輕松地穿過它們。在橋與器件觸點相交的點處會產(chǎn)生能量勢壘，并且可以控制該勢壘的高度，從而改變整個材料的電阻。這反過來又是對數(shù)據(jù)進行編碼的。

Hellenbrand 說：“這允許材料中存在多種狀態(tài)，這與只有兩種狀態(tài)的傳統(tǒng)存儲器不同。” “這些材料真正令人興奮的是它們可以像大腦中的突觸一樣工作：它們可以在同一個地方存儲和處理信息，就像我們的大腦一樣，這使得它們在快速發(fā)展的人工智能和機器學(xué)習(xí)領(lǐng)域非常有前途。”

研究人員表示，他們的設(shè)備使用通過鋇橋連接的氧化鉿薄膜，具有一些優(yōu)勢，可以幫助其走向商業(yè)化。一方面，這些結(jié)構(gòu)可以在相對較低的溫度下自組裝，這比許多其他結(jié)構(gòu)所需的高溫制造更容易。此外，這些材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計算機芯片行業(yè)，因此應(yīng)該更容易將它們納入現(xiàn)有的制造技術(shù)中。對這些材料的可行性研究將使科學(xué)家能夠研究它們在更大范圍內(nèi)的工作效果。

該研究發(fā)表在《Science Advances.》雜志上。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg1946

關(guān)鍵詞：憶阻器