目前的半导体电荷存储技术有两类,一类是易失性,如计算机中的内存,掉电后数据会立即消失,第二类是非易失性,如U盘,数据可保存很长时间。然而二者就像是一对矛盾,现有技术难以做到兼顾。复旦大学微电子学院张卫、周鹏团队在经过科研攻关后,终于实现了具有颠覆性的二维半导体准非易失存储原型器件,开创了第三类存储技术。相关成果于今天(北京时间4月10日)在线发表于国际著名学术期刊《自然.纳米技术》。
据介绍,这次研发的新型电荷存储技术,突破了现有存储技术的短板,既满足了10纳秒写入数据的高速度,又实现了从10秒到10年按需定制的可调控数据保存时长。而技术实现的关键,就在于团队创新性地选择了多重二维材料,充分发挥它们的丰富能带特性。一部分如同一道可随手开关的门,电子易进难出,别一部分则像一面密不透风的墙,电子难以进出。对写入速度和非易失性的调控,就在于这两部分的比例。
复旦大学微电子学院教授,论文通讯作者、第一作者周鹏介绍,一直以来,我们使用的存储器中,一种为易失,就是掉电数据就没有了,另一种叫非易失,就是掉电还能保存。一直以来都这样用,但实际上中间有一个很大的时间尺度的鸿沟。我们这次实现的一个突破,弥补了这样的鸿沟,在易失和非易失之间,就是架了这么一个桥梁,叫准非易失。
团队中年仅26岁的博士研究生刘春森,也是论文的第一作者。他说觉得科研其是就是一个发现矛盾,解决问题的过程。团队就是在易失与非易失的矛盾中看到了一个新的东西。“就是我们是不是能既做到快,又能做到数据保存能力还可以。在国际上我们首次提出这个课题,这也是我们为什么去做,就是因为没有人做,我们才选择去做这个课题,然后也非常幸运地刚好成功了。”
这种全新特性不仅在高速内存中可以极大降低存储功耗,同时还可以实现数据在一定有效期后自然消失,用于特殊应用场景的数据保密。此外,在人工智能开发等领域也将发挥特殊作用。
论文通讯作者、复旦大学微电子学院执行院长张卫教授打了个有趣的比方:我们大脑里面会对某些事情记忆功能会很长,有些事情过一段时间就没了。那如果单纯地用现有的存储技术,不管是用易失性的还是非易失性的,在模拟的时候是会出现两个极端的,要么很快忘却,要么花很多时间记忆,如果用这个第三类存储技术的话,就可以随意地裁剪存储时间,模仿人类的短时记忆和长时间记忆,这样的话当然会更接近人脑实际真实的情况。这当然还是个猜想应用!
(看看新闻Knews记者:周云 实习生:褚梦宇 编辑:朱佳伟)
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