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数据使用耗尽电池 微型设备可在加速内存的同时节省电量

发布时间:2019-01-28 09:48:11 来源:

从手表到整个建筑物,我们制造的“智能”物体越多,这些设备就越需要快速存储和检索海量数据而不会消耗太多电力。

数百万个新的存储器单元可以成为计算机芯片的一部分,并且由于在称为二碲化钼的材料中发现了以前未被观察到的功能,因此可以节省速度和能量。

二维材料堆叠成多层以构建存储器单元。普渡大学的研究人员与美国国家标准与技术研究院(NIST)和Theiss Research Inc.合作设计了这种设备。他们的工作出现在Nature Materials的在线期刊上。

芯片制造商公司长期以来一直呼吁采用更好的存储技术,以实现不断增长的智能设备网络。下一代可能性之一是电阻随机存取存储器,或简称RRAM。

在RRAM中,电流通常通过由堆叠材料构成的存储器单元驱动,从而产生电阻变化,其将数据记录为存储器中的0和1。存储器单元中的0和1的序列识别计算机读取以执行功能然后再次存储到存储器中的多条信息。

材料需要足够稳健,足以存储和检索数据至少数万亿次,但目前使用的材料太不可靠。因此,RRAM尚未在计算机芯片上广泛使用。

二碲化钼可能持续所有这些周期。

“我们还没有使用这种新材料探索系统疲劳,但我们希望,由于我们观察到的独特切换机制,它比其他方法更快,更可靠”,普渡大学的Barry M.和Joerg Appenzeller Patricia L. Epstein电气与计算机工程教授,Birck纳米技术中心纳米电子学科学主任。

钼二碲化物允许系统在0和1之间更快地切换,可能增加存储和检索信息的速率。这是因为当向电池施加电场时,原子移位一小段距离,导致高电阻状态,标记为0,或低电阻状态,标记为1,这可能比在传统的RRAM设备中进行切换。

“由于这些电阻状态需要更少的电力来改变,电池可能会持续更长时间,”Appenzeller说。

在计算机芯片中,每个存储器单元将位于导线的交叉处,形成称为交叉点RRAM的存储器阵列。

Appenzeller的实验室希望探索构建一个堆叠的存储单元,该存储单元还包含计算机芯片的其他主要组件:“逻辑”,处理数据,“互连”,传输电信号的电线,利用新型电子材料库在NIST。

“逻辑和互连也消耗电池,因此完全二维架构的优势在于在一个小空间内提供更多功能,并在存储器和逻辑之间实现更好的通信,”Appenzeller说。

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