抛弃了1和0,剑桥大学开发新型内存,容量可达100倍!

2023-06-27 11:33:40 来源:EETOP
尽管当前的计算机技术非常强大,但它也存在一些硬性限制。数据仅被编码为两种状态——10而且这些数据在计算机系统的不同部分进行存储和处理,因此需要来回穿梭,这会消耗能量和时间。
但一种新兴形式的计算机内存(称为电阻开关内存)的设计效率要高得多。这种新型存储器可以创建一系列连续的状态,而不是将一点信息翻转为两种可能状态之一。这是通过向某些类型的材料施加电流来实现的,电流会导致它们的电阻变强或变弱。这些电阻的细微差异产生了一系列可能的数据存储状态。
“例如,基于连续范围的典型 USB 记忆棒能够容纳 10 到 100 倍的信息”该研究的第一作者 Markus Hellenbrand 博士说。
在这项新研究中,该团队开发了一种电阻开关存储器件原型,该器件由氧化铪材料制成,该材料已在半导体行业中用作绝缘体。通常用于存储器是具有挑战性的,因为它没有原子水平的结构——它的铪和氧原子随机混合在一起。但在这里,剑桥研究人员发现添加额外的成分有助于改变这种情况。

当将钡放入混合物中时,它会在堆叠的氧化铪薄膜之间形成垂直“桥”。由于这些钡桥具有高度结构,电子可以轻松地穿过它们。在桥与器件触点相交的点处会产生能量势垒,并且可以控制该势垒的高度,从而改变整个材料的电阻。这反过来又是对数据进行编码的。

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Hellenbrand 说:“这允许材料中存在多种状态,这与只有两种状态的传统存储器不同。” “这些材料真正令人兴奋的是它们可以像大脑中的突触一样工作:它们可以在同一个地方存储和处理信息,就像我们的大脑一样,这使得它们在快速发展的人工智能和机器学习领域非常有前途。”

研究人员表示,他们的设备使用通过钡桥连接的氧化铪薄膜,具有一些优势,可以帮助其走向商业化。一方面,这些结构可以在相对较低的温度下自组装,这比许多其他结构所需的高温制造更容易。此外,这些材料已经广泛应用于计算机芯片行业,因此应该更容易将它们纳入现有的制造技术中。对这些材料的可行性研究将使科学家能够研究它们在更大范围内的工作效果。

该研究发表在Science Advances.》杂志上。

论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg1946


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