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使用量子力学技术的新型超低功耗存储器或将取代DRAM和Flash
2019-06-25 11:13:23 来源:雷锋网 作者:【
关键词:存储器
 
业界普遍认为未来从数据中将能挖掘出最大的价值,但要挖掘数据的价值除了需要很强的计算能力之外,数据的存储也非常关键。目前,新型存储器也是领先的企业非常关注的一个方向,兰开斯特大学(Lancaster University)的研究人员最近发表论文称其研究的新型存储器可以兼具稳定、高速、超低功耗的优点。

  业界普遍认为未来从数据中将能挖掘出最大的价值,但要挖掘数据的价值除了需要很强的计算能力之外,数据的存储也非常关键。目前,新型存储器也是领先的企业非常关注的一个方向,兰开斯特大学(Lancaster University)的研究人员最近发表论文称其研究的新型存储器可以兼具稳定、高速、超低功耗的优点。


  看到了当前的数字技术能源危机,兰开斯特大学的研究人员开发出了一种可以解决这一问题的新型计算机并申请了专利。

  这种新型的存储器有望取代动态随机存取存储器(DRAM)和闪存(Flash)驱动器。强大且超低能耗计算时代即将来临,你准备好了吗?

  研究人员对这一进展有充分的理由感到兴奋。物联网在家庭和办公室的出现在很大程度上方便了我们的智能生活,但以数据为中心也将消耗大量的能源。无论是互联智能设备、音箱还是其它的家用设备将需要能量来处理所有“数据”以提供最佳功能。

  事实上,能源消耗是一个非常令人关切的问题,而高效率的照明和电器节省的能源实际上可以通过更多地使用计算机和小工具。根据一个研究预测,到2025年,数据洪流预计将消耗全球电力的五分之一。

  新开发的电子存储设备能够以超低的能耗为服务所有人日常生活。这种低功耗意味着,存储设备不需要启动,甚至在按键切换时也可以立即进入节能模式。

  正如兰开斯特大学物理学教授Manus Hayne 所说,“通用存储器稳定的存储数据,轻易改存储的数据被广泛认为是不可行,甚至是不可能的,新的设备证明了其矛盾性。”

  “理想的是结合两者的优点而没有缺点,这就是我们已经证明的。我们的设备有一个固有的数据存储时间,预计超过宇宙的年龄,但它可以用比DRAM少100倍的能量存储或删除数据。” Manus Hayne表示。

  为了解决和创造这种新的存储设备,研究人员使用量子力学来解决稳定的长期数据存储和低能量写入和擦除之间选择的困境。

  刚刚获得专利的新设备和研究已经有几家公司表示对此感兴趣,新的存储设备预计将取代1000亿美元的动态随机存取存储器(DRAM)市场。

  上述这种技术到底如何实现?雷锋网找到了兰开斯特大学的研究人员发表的《Room-temperature Operation of Low-voltage, Non-volatile, Compound-semiconductor Memory Cells》的论文,可以再进一步了解这个技术。

  文章中指出,虽然不同形式的传统(基于电荷)存储器非常适合应用于计算机和其他电子设备,静态随机存取存储器(SRAM),动态随机存取存储器(DRAM)和闪存(Flash)具有互补的特性,它们分别非常适合在高速缓存、动态存储器和数据存储中的发挥作用。然而,他们又都有自身的缺点。这就意味着市场需要新的存储器,特别是,同时实现稳定性和快速、低压(低能量)的矛盾要求已证明是具有挑战性的。

  研究团队报告了一种基于III-V半导体异质结构的无氧化浮栅存储器单元,其具有无结通道和存储数据的非破坏性读取。非易失性数据保留至少100000s,通过使用InAs/AlSb的2.1eV导带偏移和三势垒共振隧穿结构,可以实现与≤2.6V的开关相结合。低电压操作和小电容的组合意味着每单位面积的固有开关能量分别比动态随机存取存储器和闪存小100和1000倍。因此,该设备可以被认为是具有相当大潜力的新兴存储器。


  具体结构方面,这是一种新型低压,化合物半导体,基于电荷的非易失性存储器件的概念进行设计、建模、制造适合室温运行。利用AlSb / InAs惊人的导带阵列进行电荷保持,以及形成谐振隧道势垒,使研究团队能够证明低压(低能耗)操作与非易变储存。该器件是由InAs / AlSb / GaSb异质结构构成的FG存储器结构,其中InAs用作FG和无结通道。研究团队通过仿真验证了器件的工作原理,并给出了器件的关键存储特性,如编程/擦除状态的保留特性,并给出了在单个元件上的实验结果。

      

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