新型计算机内存大幅减少能耗

科技日报讯 （记者张梦然）英国研究人员开发了一种新的计算机内存设计方法，可极大地提高性能并减少互联网和通信技术的能源需求。剑桥大学研究团队开发的这种仿照人脑突触方式处理数据的设备，基于氧化铪和微型自组装势垒，势垒可升高或降低以允许电子通过。这种改变计算机存储设备电阻并允许信息处理和存储器存在于同一位置的方法，可能会导致密度更大、性能更高和能耗更低的计算机存储设备出现。研究结果发表在最新一期《科学进展》杂志上。

计算机内存效率低下问题的一个潜在解决方案是一种称为电阻开关内存的新型技术。传统的存储设备具有两种状态：1或0。然而，功能正常的电阻开关存储器件将能够具有连续的状态范围，基于此原理的计算机存储器件将具有更高的密度和速度。例如，基于连续范围的典型USB内存能够容纳10倍到100倍的信息。

研究团队开发了一种基于氧化铪的原型设备，氧化铪是一种已用于半导体行业的绝缘材料。研究人员发现，通过在氧化铪薄膜中添加钡，复合材料中开始形成一些垂直于氧化铪平面的不寻常结构。

这些垂直的富钡“桥”具有高度结构化，允许电子通过，而周围的氧化铪保持非结构化。在这些桥与器件触点相交的地方，形成了电子可穿过的能量势垒。研究人员能控制该势垒的高度，从而改变复合材料的电阻。与只有两种状态的传统存储器不同，新设备允许材料中存在多种状态。

与其他需要昂贵的高温制造方法的材料不同，这些氧化铪复合材料可在低温下自组装表现出高水平的性能和均匀性，使其在下一代内存应用中极具前景。

研究人员称，这些材料真正令人兴奋的是它们可像大脑中的突触一样工作：它们可在同一个地方存储和处理信息，这使得它们在快速发展的人工智能和机器学习领域非常有前途。