美研制新型非易失性铁电存储设备

2011-10-10 10:34 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网近日报道,美国科学家们正在研制一种新的计算机存储设备——铁电晶体管随机存取存储器(FeTRAM),其将比现在的商用存储设备更快捷,且比占主流的闪存能耗更低。研究发表在美国化学学会的《纳米快报》杂志上。

  这种最新的存储设备将由硅纳米线和铁电聚合物集合而成。铁电材料是指具有铁电效应的一类材料,它是热释电材料的一个分支。铁电材料及其应用研究已成为凝聚态物理、固体电子学领域最热门的研究课题之一。科学家也已了解到铁电材料的原子结构可使其自发产生极化现象。

  研究人员解释道,施加电场后,铁电聚合物会发生极化,极性的改变可用来指代0和1,而数字电路正是以由二进制代码0和1组成的序列来存储信息的。

  “现在,我们已总结出了理论,也通过实验展示了该存储设备将如何在电路中起作用。不过,研究目前还处于萌芽阶段。”普渡大学的博士研究生萨普塔瑞斯·达斯表示,他正与该大学布瑞克纳米技术研究中心主任、电子与计算机工程学教授约格·阿彭策尔携手进行开发工作。

  这种铁电晶体管随机存取存储器将能执行计算机存储器的三大功能:写入信息、读出信息并将信息保存一段时间。铁电晶体管随机存取存储器同现在最先进的铁电随机存取存储器(FeRAM)一样,都能进行非易失性存储——这是静态随机存取存储的一种形式,这意味着,当计算机关闭或失去其外部电源时,存储器中的内容仍然可以保存下来。不过,后者目前虽已经商用,市场占有率却很低,而新技术使用铁电晶体管代替铁电电容器,将能够毫无损失地读出数据。

  此外,与目前占据商业市场主流的非易失性计算机存储芯片——闪存相比,该设备有望减少99%的能耗。“现有设备的能耗之所以更高是因为其没有被正确地扩容。”达斯表示,“未来铁电晶体管随机存取存储器不仅能耗低且可以扩容,因此能大大减少能源耗散。另外,其运行速度也将快过另一种计算机存储设备——静态随机存取存储器(SRAM)。”

  科学家们表示,最新技术也可以与工业生产计算机芯片的过程兼容,因此有望替代传统的存储系统。他们已为这项技术申请了专利。