发现原子薄忆阻器

专家认为在二维材料中进行记忆是不可能的。然后德克萨斯州的工程师发现了“原子电阻”

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单层纳米材料中电压诱导记忆效应的插图,该层可以创建“原子电阻”,这是最薄的记忆存储设备,可以导致更快、更小、更智能的计算机芯片。
插图:科克雷尔工程学院

二维原子薄材料对很多事情都有好处,但它们不是好的存储设备。至少大家都是这么想的,直到Ruijing通用电气她是德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas, Austin)的一年级研究生,她说服了自己的导师——柔性电子大师德Akinwande-让她试试。他们夹了一层原子厚的二硫化钼在两个电极之间并发现,与预期相反,该结构显示了忆阻;它可以通过特定的电压设置为高电阻或低电阻状态,并在去除电压后长时间保持稳定。

目前还不完全清楚为什么它会起作用,但这些“atomristors这是阿金万德给它们命名的,它们可能会产生巨大的影响——而且不仅仅是作为存储设备。它们可以作为收音机的开关5克智能手机和物联网小工具,以及脑启发中的计算元素网上亚博A电路。

普通的记忆电阻器是由夹在两个导体之间的氧化物材料制成的。当一个方向的大电流使氧原子垂直通过氧化物时,氧化物上的电阻就会发生变化。通过切换电流方向,将氧气放回原位,就能恢复原来的电阻。

但这不可能发生在原子电阻器中。既没有氧,也没有垂直方向让它移动。相反,Akinwande假设二维晶格中的缺陷——例如偶尔丢失的硫原子留下的洞——是移动的东西。一个极性的电压吸引缺陷,以一种降低材料电阻的方式将它们聚集在一起。切换极性会分散缺陷,使电阻重新上升。

至少理论上是这样的。阿金万德说,他的团队正在与美国国家实验室合作,该实验室有一种显微镜,可以让他们看到在操作过程中缺陷的移动。

重要的是,这种忆阻性质似乎是二硫化钼所属的整个2D材料的共同性质。这个类叫做过渡金属二卤属化合物阿金万德说,它们是“首屈一指的2D半导体”。与材料科学家合作延锋张他在北京大学的团队提供了几种材料,他们测试了二硒化钼,二硫化钨,钨联硒化物以及(都小于1纳米厚)。在每一种情况下,它都奏效了。阿金万德说:“我们试了四五个,可能有几百个。”

除了阐明原子电阻器的工作原理和确定原子电阻器有多少种类型之外,他的实验室还计划为它们研究一些有趣的应用。他们已经展示了超薄的二维忆阻器电池通过构建导电部分石墨烯.Akinwande认为,在完成的硅逻辑芯片上集成忆阻器的3D阵列是可能的,因为材料可以在室温下传输。最终的结果可能是神经形态系统有着类似大脑的连接密度。阿金万德在一份研究报告中说:“通过将这些合成原子片相互分层,再加上集成晶体管设计,可以实现极高的内存存储密度,这意味着我们有可能让计算机以与我们大脑相同的方式学习和记忆。新闻稿

但是原子电阻可能有更实际的用途。用于将无线电信号输入和输出无线设备的射频开关在不开关时消耗很少的功率,但可以通过大量电流时是最好的。原子电阻似乎很适合这项工作,因为它们不需要任何能量来保持它们的状态。Akinwande的实验室已经证明,原子电阻器可以通过它们引导高达50 ghz的频率(包括关键的5G频段)。

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两家初创公司将光纤引入处理器

Avicena的蓝色微led在与Ayar实验室的激光系统的竞争中是一匹黑马

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漫射蓝光从有图案的表面穿过一个环照射出来。一条蓝色的缆绳从那里引出。

Avicena的微型led芯片有一天可以将计算机集群中的所有cpu连接在一起。

Avicena

如果CPU在首尔将一个字节的数据发送到布拉格的处理器,这些信息以光的形式覆盖了大部分距离,没有任何阻力。但是把这两个处理器放在同一个主板上,它们就需要通过消耗能量的铜进行通信,这会降低计算机内部的通信速度。两家硅谷创业公司,Avicena而且Ayar实验室美国正在对这一长期限制采取行动。如果他们最终成功地将光纤一路引入处理器,这可能不仅会加速计算,还可能重塑计算。

两家公司都在开发光纤连接技术chiplets这是一种小型芯片,旨在与cpu和共享封装中的其他数据密集型芯片共享高带宽连接。这两家公司都将在2023年加大产量,尽管我们可能还需要几年时间才能在市场上看到搭载这两款产品的电脑。

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