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使用量子力學技術的新型超低功耗存儲器或將取代DRAM和Flash

2019-06-25 08:52:36 來源:雷鋒網
業界普遍認為未來從數據中將能挖掘出最大的價值,但要挖掘數據的價值除了需要很強的計算能力之外,數據的存儲也非常關鍵。目前,新型存儲器也是領先的企業非常關注的一個方向,蘭開斯特大學(Lancaster University)的研究人員最近發表論文稱其研究的新型存儲器可以兼具穩定、高速、超低功耗的優點。


看到了當前的數字技術能源危機,蘭開斯特大學的研究人員開發出了一種可以解決這一問題的新型計算機并申請了專利。
 

這種新型的存儲器有望取代動態隨機存取存儲器(DRAM)和閃存(Flash)驅動器。強大且超低能耗計算時代即將來臨,你準備好了嗎?
 

研究人員對這一進展有充分的理由感到興奮。物聯網在家庭和辦公室的出現在很大程度上方便了我們的智能生活,但以數據為中心也將消耗大量的能源。無論是互聯智能設備、音箱還是其它的家用設備將需要能量來處理所有“數據”以提供最佳功能。
 

事實上,能源消耗是一個非常令人關切的問題,而高效率的照明和電器節省的能源實際上可以通過更多地使用計算機和小工具。根據一個研究預測,到2025年,數據洪流預計將消耗全球電力的五分之一。
 

新開發的電子存儲設備能夠以超低的能耗為服務所有人日常生活。這種低功耗意味著,存儲設備不需要啟動,甚至在按鍵切換時也可以立即進入節能模式。
 

正如蘭開斯特大學物理學教授Manus Hayne 所說,“通用存儲器穩定的存儲數據,輕易改存儲的數據被廣泛認為是不可行,甚至是不可能的,新的設備證明了其矛盾性。”
 

“理想的是結合兩者的優點而沒有缺點,這就是我們已經證明的。我們的設備有一個固有的數據存儲時間,預計超過宇宙的年齡,但它可以用比DRAM少100倍的能量存儲或刪除數據。” Manus Hayne表示。
 

為了解決和創造這種新的存儲設備,研究人員使用量子力學來解決穩定的長期數據存儲和低能量寫入和擦除之間選擇的困境。
 

剛剛獲得專利的新設備和研究已經有幾家公司表示對此感興趣,新的存儲設備預計將取代1000億美元的動態隨機存取存儲器(DRAM)市場。
 

上述這種技術到底如何實現?雷鋒網找到了蘭開斯特大學的研究人員發表的《Room-temperature Operation of Low-voltage, Non-volatile, Compound-semiconductor Memory Cells》的論文,可以再進一步了解這個技術。
 

文章中指出,雖然不同形式的傳統(基于電荷)存儲器非常適合應用于計算機和其他電子設備,靜態隨機存取存儲器(SRAM),動態隨機存取存儲器(DRAM)和閃存(Flash)具有互補的特性,它們分別非常適合在高速緩存、動態存儲器和數據存儲中的發揮作用。然而,他們又都有自身的缺點。這就意味著市場需要新的存儲器,特別是,同時實現穩定性和快速、低壓(低能量)的矛盾要求已證明是具有挑戰性的。
 

研究團隊報告了一種基于III-V半導體異質結構的無氧化浮柵存儲器單元,其具有無結通道和存儲數據的非破壞性讀取。非易失性數據保留至少100000s,通過使用InAs/AlSb的2.1eV導帶偏移和三勢壘共振隧穿結構,可以實現與≤2.6V的開關相結合。低電壓操作和小電容的組合意味著每單位面積的固有開關能量分別比動態隨機存取存儲器和閃存小100和1000倍。因此,該設備可以被認為是具有相當大潛力的新興存儲器。
 

 

具體結構方面,這是一種新型低壓,化合物半導體,基于電荷的非易失性存儲器件的概念進行設計、建模、制造適合室溫運行。利用AlSb / InAs驚人的導帶陣列進行電荷保持,以及形成諧振隧道勢壘,使研究團隊能夠證明低壓(低能耗)操作與非易變儲存。該器件是由InAs / AlSb / GaSb異質結構構成的FG存儲器結構,其中InAs用作FG和無結通道。研究團隊通過仿真驗證了器件的工作原理,并給出了器件的關鍵存儲特性,如編程/擦除狀態的保留特性,并給出了在單個元件上的實驗結果。


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