类神经元忆阻器可实现6G无线超高速

下一代无线通信的梦想，6克，包括最高的速度每秒数万亿比特．现在，一项新的研究表明，由原子薄膜制成的类神经元设备可能会成为即将到来的6G网络的关键开关。

当前一代无线通信5G将于2020年开始推出。6G的初步部署不太可能在2030年左右实现，而且由于尚未建立相关标准，其形式仍有很大不确定性。尽管如此，许多人仍在展望6G的每秒太比特数据速率，以及自动驾驶汽车等应用，增强现实,融入式远程监控．

6G可能需要升级的一个关键组件是模拟开关。这些常见的组件通过在接收数据时在网络和频率之间切换来帮助无线连接设备之间的通信。

“当我们刚开始研究时，我们只能梦想这样的性能，而能够在实际设备中实现它是一个受欢迎的惊喜。”
——德州大学奥斯汀分校的deji Akinwande

传统的模拟开关基于晶体管或固态二极管挥发性不仅在切换时消耗能量，在待机甚至空闲时也会消耗能量。为了大幅降低整体能源消耗，研究人员正在探索非易失性存储设备作为替代模拟开关。这些包括neuronlike记忆电阻器二维atomristors，电阻式随机存取存储器,相变存储器．

在这项新研究中，研究人员专注于原子薄的二维材料，原则上只需要少量的能量，可能会导致更快的速度和电池寿命。研究人员此前已经开发了由非易失性开关制成的二硫化钼那是在频率高达50千兆赫，以及由六方氮化硼工作频率为100千兆赫。

现在，这些科学家已经用二硫化钼开发出了非易失性模拟开关，可以在大约100到500千兆赫的频率下工作，6G可能包括在这个通信频段内。

这种新装置将二硫化钼夹在两个金电极之间。这种金属-绝缘体-金属结构就像忆阻器,或记忆电阻器这是一种电子电路的组成部分，科学家们大约在50年前就预测到了，但直到十多年前才首次创造出来。这些组件本质上是开关，可以记住它们在电源关闭后是打开还是关闭。理论上，忆阻器可以像人工神经元一样计算和存储数据。

在实验中，这种新型交换机可以在320 GHz频率下以高达每秒100千兆比特的速率进行数据通信，具有低误码率和高信噪比。它还可以在300ghz频率下以1.5 Gb/s的速度传输实时高清电视。它可以在半纳秒内切换，能量仅为50皮焦耳，比同类成熟设备低了不止一个数量级。

“当我们刚开始研究时，我们只能梦想着这样的性能，而能够在实际设备中实现它是一个可喜的惊喜，”该研究的联合资深作者、德克萨斯大学奥斯汀分校的电气工程师和材料科学家德吉·阿金万德(Deji Akinwande)说。“该应用程序是未来6G无线系统相当清晰节能的通信组件。”

未来，研究人员的目标是将这些开关与硅芯片和电路集成在一起。Akinwande说:“二硫化钼是可扩展的晶圆，可以与硅CMOS集成。“因此，这种开关设备可以很容易地与当代半导体微芯片技术集成，从而使各种行业受益，造福社会。”

阿金万德说，目前对该设备的主要批评是“这些开关的可靠性，特别是在续航能力方面”。“这确实是一个对实际应用至关重要的问题，我们正在努力解决这个问题。”

科学家们详细描述了他们的发现5月30日发表电子性质．