新研究厘清忆阻器工作时的内部变化

2011-5-18 09:33 来源: 中国科学院
891 收藏到BLOG

  据美国计算机世界网站5月16日报道,惠普公司的科学家在忆阻器的研发上取得新突破,他们弄清楚了忆阻器在电操作期间,其内部的化学性质和结构变化,借此可以改进现有忆阻器的性能。相关研究发表在16日出版的《纳米技术》杂志上。

  忆阻器是一种有天然记忆功能的非线性电阻,通过控制电流的变化可改变其阻值,阻值的高低可以用来代表数字计算机中的“1”和“0”,以实现数据存储。1971年,加州大学伯克利分校电机工程和计算机科学系教授蔡少棠(音译)首次从理论上提出了忆阻器。此前,科学家一直认为只有三种基本的电路元件:电阻器、电容器和电感器。2008年,惠普公司的科学家在实验室证实了忆阻器的存在。

  尽管科学家已经在实验室中建造出了能工作的忆阻器,然而,人们并不十分清楚在工作时,其内部的详细情况。最新研究中,科学家们使用聚焦性能非常优异的X射线精准定位了一个约100纳米宽的信道,阻值的变化就发生在其中。随后,科学家们详细绘制出了该信道的结构和化学性质,更进一步地了解了忆阻器的工作原理。惠普公司的高级研究员斯坦·威廉姆斯表示,最新发现将大大改进忆阻器的性能,使其可以尽快取代目前广泛使用的闪存和动态随机存取存储器(DRAM)。  

  使用忆阻器制成的存储器——电阻式随机存储器(ReRAM)是非挥发性的,这意味着断电后,其仍能够保存数据。而DRAM存储器在电源切断后,其内存储的数据会丢失。

  目前,惠普公司的科学家在实验室中使用15纳米生产工艺和多层设计,将4层存储器存储单元逐层堆栈,构建出了几款存储器模型,其存储密度为12GB/每平方厘米。该忆阻器存储器有望于2013年年中进行商业化生产。

  忆阻器是科学家目前正在研发的、有望取代闪存和DRAM的几种存储器中的一种。随着芯片上存储单元的“块头”越来越小,它们越来越逼近其物理极限,科学家很难获得更高的存储密度。威廉姆斯表示,闪存可能最先达到其规模极限,其寿命最多为4年,或许只还会有1到2代新闪存“面世”;DRAM的寿命要长一点。