受锂电启发，储存芯片有所突破

2019-11-25 10:20

执行任何形式的信息处理的所有数字设备不仅需要处理单元，还需要可以临时保存所执行操作的输入，部分结果和快速存储器的输出。在计算机中，此内存称为动态随机存取存储器或DRAM。DRAM的速度非常重要，可能对系统的整体速度产生重大影响。另外，降低存储设备的能量消耗近来已成为实现高度节能计算的热门话题。因此，许多研究都集中在测试新的存储技术以超越常规DRAM的性能上。

存储芯片中最基本的单元是存储单元。每个单元通常通过采用并保持两个可能的电压值之一来存储一位，该电压值对应于所存储的值“ 0”或“ 1”。单个单元的特性在很大程度上决定了整个存储芯片的性能。具有高速和低能耗的更简单，更小的单元将是将高效计算带入下一个层次的理想选择。

东京理工大学的一支由Taro Hitosugi教授和学生Yuki Watanabe领导的研究团队，最近在这一领域达到了新的里程碑。这些研究人员以前曾受固态锂离子电池设计的启发开发出一种新颖的存储设备。它由三层由锂，磷酸锂和金制成的固体层组成。该电池组本质上是一个微型低容量电池，可以用作存储单元。它可以在表示一个比特的两个可能值的充电和放电状态之间快速切换。然后，金与锂结合形成厚合金层，增加了从一种状态切换到另一种状态所需的能量。

在他们的最新研究中，研究人员使用镍代替金创建了类似的三层存储单元。他们期望使用镍会得到更好的结果，因为镍不易与锂形成合金，这将降低开关时的能耗。他们生产的存储设备比上一个要好得多。它实际上可以保持三个不同的电压状态，而不是两个，这意味着它是一个三值存储设备。Hitosugi教授解释说：“该系统可以看作是具有三种充电状态的极低容量的薄膜锂电池。” 这是一个非常有趣的功能，对于三值内存实现具有潜在优势，这可能会提高区域效率。

研究人员还发现，在镍和磷酸锂层之间形成了非常薄的氧化镍层，并且该氧化层对于器件的低能耗开关至关重要。氧化物层比以前的器件中形成的金锂合金的氧化物层薄得多，这意味着这种新型“微型电池”电池的容量非常低，因此可以通过施加微小电流在三种充电状态之间快速轻松地切换。Hitosugi教授说：“极低的能耗潜力是该设备最显着的优势。”

更高的速度，更低的能耗和更小的尺寸都是未来存储设备的高度要求特征。该研究小组开发的存储单元是朝着更加节能和更快的计算迈进的非常有前途的垫脚石。