新一代超低功耗存儲(chǔ)器曝光：或?qū)⑷〈鷥?nèi)存和閃存

業(yè)界普遍認(rèn)為未來從數(shù)據(jù)中將能挖掘出最大的價(jià)值，但要挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值除了需要很強(qiáng)的計(jì)算能力之外，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)也非常關(guān)鍵。目前，新型存儲(chǔ)器也是領(lǐng)先的企業(yè)非常關(guān)注的一個(gè)方向，蘭開斯特大學(xué)（Lancaster University）的研究人員最近發(fā)表論文稱其研究的新型存儲(chǔ)器可以兼具穩(wěn)定、高速、超低功耗的優(yōu)點(diǎn)。

看到了當(dāng)前的數(shù)字技術(shù)能源危機(jī)，蘭開斯特大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種可以解決這一問題的新型計(jì)算機(jī)并申請了專利。

這種新型的存儲(chǔ)器有望取代動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）和閃存（Flash）驅(qū)動(dòng)器。強(qiáng)大且超低能耗計(jì)算時(shí)代即將來臨，你準(zhǔn)備好了嗎？

研究人員對這一進(jìn)展有充分的理由感到興奮。物聯(lián)網(wǎng)在家庭和辦公室的出現(xiàn)在很大程度上方便了我們的智能生活，但以數(shù)據(jù)為中心也將消耗大量的能源。無論是互聯(lián)智能設(shè)備、音箱還是其它的家用設(shè)備將需要能量來處理所有“數(shù)據(jù)”以提供最佳功能。

事實(shí)上，能源消耗是一個(gè)非常令人關(guān)切的問題，而高效率的照明和電器節(jié)省的能源實(shí)際上可以通過更多地使用計(jì)算機(jī)和小工具。根據(jù)一個(gè)研究預(yù)測，到2025年，數(shù)據(jù)洪流預(yù)計(jì)將消耗全球電力的五分之一。

新開發(fā)的電子存儲(chǔ)設(shè)備能夠以超低的能耗為服務(wù)所有人日常生活。這種低功耗意味著，存儲(chǔ)設(shè)備不需要啟動(dòng)，甚至在按鍵切換時(shí)也可以立即進(jìn)入節(jié)能模式。

正如蘭開斯特大學(xué)物理學(xué)教授Manus Hayne 所說，“通用存儲(chǔ)器穩(wěn)定的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，輕易改存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被廣泛認(rèn)為是不可行，甚至是不可能的，新的設(shè)備證明了其矛盾性?！?/p>

“理想的是結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)而沒有缺點(diǎn)，這就是我們已經(jīng)證明的。我們的設(shè)備有一個(gè)固有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間，預(yù)計(jì)超過宇宙的年齡，但它可以用比DRAM少100倍的能量存儲(chǔ)或刪除數(shù)據(jù)?！?Manus Hayne表示。

為了解決和創(chuàng)造這種新的存儲(chǔ)設(shè)備，研究人員使用量子力學(xué)來解決穩(wěn)定的長期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和低能量寫入和擦除之間選擇的困境。

剛剛獲得專利的新設(shè)備和研究已經(jīng)有幾家公司表示對此感興趣，新的存儲(chǔ)設(shè)備預(yù)計(jì)將取代1000億美元的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）市場。

上述這種技術(shù)到底如何實(shí)現(xiàn)？雷鋒網(wǎng)找到了蘭開斯特大學(xué)的研究人員發(fā)表的《Room-temperature Operation of Low-voltage, Non-volatile, Compound-semiconductor Memory Cells》的論文，可以再進(jìn)一步了解這個(gè)技術(shù)。

文章中指出，雖然不同形式的傳統(tǒng)（基于電荷）存儲(chǔ)器非常適合應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和其他電子設(shè)備，靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM），動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）和閃存（Flash）具有互補(bǔ)的特性，它們分別非常適合在高速緩存、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的發(fā)揮作用。然而，他們又都有自身的缺點(diǎn)。這就意味著市場需要新的存儲(chǔ)器，特別是，同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性和快速、低壓（低能量）的矛盾要求已證明是具有挑戰(zhàn)性的。

研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種基于III-V半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的無氧化浮柵存儲(chǔ)器單元，其具有無結(jié)通道和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非破壞性讀取。非易失性數(shù)據(jù)保留至少100000s ，通過使用InAs/AlSb的2.1eV導(dǎo)帶偏移和三勢壘共振隧穿結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)與≤2.6V的開關(guān)相結(jié)合。低電壓操作和小電容的組合意味著每單位面積的固有開關(guān)能量分別比動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和閃存小100和1000倍。因此，該設(shè)備可以被認(rèn)為是具有相當(dāng)大潛力的新興存儲(chǔ)器。

具體結(jié)構(gòu)方面，這是一種新型低壓，化合物半導(dǎo)體，基于電荷的非易失性存儲(chǔ)器件的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)、建模、制造適合室溫運(yùn)行。利用AlSb / InAs驚人的導(dǎo)帶陣列進(jìn)行電荷保持，以及形成諧振隧道勢壘，使研究團(tuán)隊(duì)能夠證明低壓（低能耗）操作與非易變儲(chǔ)存。該器件是由InAs / AlSb / GaSb異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的FG存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中InAs用作FG和無結(jié)通道。研究團(tuán)隊(duì)通過仿真驗(yàn)證了器件的工作原理，并給出了器件的關(guān)鍵存儲(chǔ)特性，如編程/擦除狀態(tài)的保留特性，并給出了在單個(gè)元件上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。