韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST) 的研究人員創(chuàng)造了一種低功耗、經(jīng)濟高效的相變存儲器件，為存儲技術(shù)樹立了新標(biāo)準(zhǔn)。它可以用來取代現(xiàn)有的存儲器或以較低的處理成本和超低功耗實現(xiàn)下一代人工智能硬件的神經(jīng)形態(tài)計算。

韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）（院長Kwang-Hyung Lee）4 月4 日宣布，電氣工程學(xué)院Shinhyun Choi 教授的研究團(tuán)隊開發(fā)出下一代相變存儲*器件，具有超低功耗，可替代DRAM 和NAND 閃存。

相變存儲器是指存儲和/或處理信息的存儲器件，利用熱量將材料的晶態(tài)改變?yōu)榉蔷B(tài)或晶態(tài)，從而改變其電阻狀態(tài)。

現(xiàn)有的相變存儲器存在一些問題，例如制造高比率器件的制造工藝昂貴并且需要大量電力來運行。為了解決這些問題，Choi教授的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種超低功耗相變存儲器件，該器件不需要昂貴的制造工藝，而是通過電學(xué)方法形成非常小的納米級相變細(xì)絲。這一新的研發(fā)成果不僅具有極低的處理成本，而且能夠以超低功耗運行的突破性優(yōu)勢。

DRAM 是最常用的存儲器之一，速度非?？欤资?，斷電后數(shù)據(jù)就會消失。存儲設(shè)備NAND閃存的讀寫速度相對較慢，但它是非易失性的，即使斷電也能保留數(shù)據(jù)。

圖1.本研究開發(fā)的超低功耗相變存儲器件的示意圖，以及新開發(fā)的相變存儲器件和傳統(tǒng)相變存儲器件的功耗比較。資料來源：韓國科學(xué)技術(shù)院新興納米技術(shù)與集成系統(tǒng)研究所

而相變存儲器則結(jié)合了DRAM和NAND閃存的優(yōu)點，具有高速、非易失性等特點。因此，相變存儲器作為可以替代現(xiàn)有存儲器的下一代存儲器而備受關(guān)注，目前作為模擬人腦的存儲技術(shù)或神經(jīng)形態(tài)計算技術(shù)正在積極研究。

然而，傳統(tǒng)的相變存儲器件在運行時會消耗大量的功率，這使得創(chuàng)建實用的大容量存儲產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)變得困難。為了最大限度地提高存儲器件在運行時的熱效率，之前的研究工作主要集中在通過使用最先進(jìn)的光刻技術(shù)縮小存儲器件的物理尺寸來降低功耗，但這些研究在實用性方面受到限制因為功耗的改進(jìn)很小，而成本和制造難度卻隨著每一次改進(jìn)而增加。

為了解決相變存儲器的功耗問題，Shinhyun Choi教授的研究團(tuán)隊創(chuàng)造了一種在極小面積內(nèi)電形成相變材料的方法，并成功實現(xiàn)了功耗比超低功耗的相變存儲器件。比使用昂貴的光刻工具使傳統(tǒng)相變存儲器件便宜15倍。

Shinhyun Choi教授對這項研究未來在新研究領(lǐng)域的發(fā)展充滿信心。他說：“我們開發(fā)的相變存儲器件意義重大，因為它為解決存儲器件生產(chǎn)過程中的問題提供了一種新穎的方法?！边z留問題，同時顯著提高制造成本和能源效率。我們希望我們的研究結(jié)果能夠成為未來電子工程的基礎(chǔ)，實現(xiàn)包括高密度三維垂直存儲器和神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)在內(nèi)的各種應(yīng)用，因為它開辟了從各種材料中進(jìn)行選擇的可能性。我要感謝韓國國家研究基金會和國家納米實驗室中心對這項研究的支持。 \'

4月4日，國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）4月號發(fā)表了這項研究的論文。韓國科學(xué)技術(shù)院電氣工程學(xué)院博士生See-On Park和博士生Seokman Hong作為第一作者參與了這項研究。

編譯自：科技日報