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研究发觉相变材料可正在0.5纳秒内快速切换

作者:未知

  英国剑桥大学、新加坡数据存储研究所取新加坡手艺和设想大学的科学家颠末研究发觉,用能够正在分歧电形态间快速来回切换的相变材料替代硅,他们无望研制出消息处置速度快1000倍且更小、更环保的计较机。研究颁发正在最新一期的美国《国度科学院学报》上。

  据美国《公共科学》网坐近日报道,研究人员暗示,这种基于硫化物玻璃的“相变材料(PCMs)”能正在十亿分之一秒(0.5纳秒)内,正在合适的电脉冲下,正在晶体和导电形态取玻璃和绝缘形态之间,可逆地快速切换。正在由这种材料制成的非易失性存储器单位内,逻辑操做和存储可正在统一处进行,从而节流时间和能源;而正在硅基计较机内,逻辑操做和存储正在分歧的处所进行。

  目前,正在大大都计较机、手机和平板电脑内,计较都由硅基逻辑设备进行,计较成果也由硅制成的固态存储器存储。以前,添加计较能力的次要方式是通过削减逻辑设备的大小来添加其数量,但这种方式很快会行欠亨,由于目前最小的硅基逻辑和存储设备约为20纳米,并且采用层级架构构制而成。为了添加芯片上设备的数量,这些设备被制制得越来越小,层取层之间的裂缝也变得越来越小,可能会使存储正在非易失性存储器设备某些区域内的电子从裂缝中逃走,导致数据丧失。而由相变材料制成的设备能降服这种,由于其已被证明能小到2纳米。

  因而,为了正在不添加逻辑设备数量的环境下提高处置速度,替代方式是添加每个设备能施行的计较数量,用硅底子无法做到这一点,而研究人员曾经证明,相变材料逻辑/存储设备能够做到这一点。

  相变材料初次于上世纪60年代研制而成,最后被用于光存储设备(好比可沉写的DVD等)内,现正在次要用于电存储范畴且正在某些智妙手机内替代硅基闪存。虽然已被证明能施行逻辑计较,但这种相变材料也出缺陷:目前,它们的运算速度无法取硅比拟,并且正在初始的非结晶形态下不不变。不外,研究人员正在最新研究中发觉,通过施行可逆的逻辑操做过程——从晶体形态起头,接着正在单位内融化这种相变材料,再到施行逻辑操做,这种材料不只能够变得更不变并且能更快地施行操做。

  该研究的带领者、剑桥大学化学学院的斯蒂芬·艾略特说:“我们但愿用由相变材料制成的非易失性设备替代需要不竭刷新而耗能费时的动态随机存储器(DRAM)和逻辑处置器,最终研制出运转速度更快且更环保的计较机。”(来历:《科技日报》 记者 刘霞)