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科学技术是什么速度比U盘快万倍的存储技术是什么?中国科学家告诉你! 北晚新视觉

来源:八达娱乐 | 时间:2018-11-04

  2018年4月11日讯,新华社上海4月10日电(记者吴振东)近日,复旦大学微电子学院教授张卫、周鹏团队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,写入速度比目前U盘快一万倍,数据存储时间也可自行决定。这解决了国际半导体电荷存储技术中“写入速度”与“非易失性”难以兼得的难题。

  据了解,目前半导体电荷存储技术主要有两类,第一类是易失性存储,例如计算机中的内存,掉电后数据会立即消失;第二类是非易失性存储,例如人们常用的U盘,在写入数据后无需额外能量可保存10年。前者可在几纳秒左右写入数据,第二类电荷存储技术需要几微秒到几十微秒才能把数据保存下来。

  此次研发的新型电荷存储技术,既满足了10纳秒写入数据速度,又实现了按需定制(10秒-10年)的可调控数据准非易失特性。这种全新特性不仅在高速内存中可以极大降低存储功耗,同时能实现数据有效期截止后自然消失,在特殊应用场景解决了保密性和传输的矛盾。

  这项研究创新性地选择多重二维材料堆叠构成了半浮栅结构晶体管:二硫化钼、二硒化钨、二硫化铪分别用于开关电荷输运和储存,氮化硼作为隧穿层,制成阶梯能谷结构的范德瓦尔斯异质结。

  “选择这几种二维材料,将充分发挥二维材料的丰富能带特性。一部分如同一道可随手开关的门,电子易进难出;另一部分像一面密不透风的墙,电子难以进出。对‘写入速度’与‘非易失性’的调控,就在于这两部分的比例。”周鹏说。

  写入速度比目前U盘快一万倍,数据刷新时间是内存技术的156倍,并且拥有卓越的调控性,可以实现按照数据有效时间需求设计存储器结构……经过测试,研究人员发现这种基于全二维材料的新型异质结能够实现全新的第三类存储特性。

  科研人员称,基于二维半导体的准非易失性存储器可在大尺度合成技术基础上实现高密度集成,将在极低功耗高速存储、数据有效期自由度利用等多领域发挥重要作用。

  这项科学突破由复旦大学科研团队独立完成,复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室为唯一单位。该项工作得到国家自然科学基金优秀青年项目和重点研究项目的支持。

  根据科技部官网消息,日前,麻省理工学院的工程师设计了一种人造突触,能够精确地控制流过它的电流强度,类似于离子在神经元之间流动的方式,并已利用硅锗制成人造突触芯片。该芯片及其突触在模拟研究中可用于识别手写样本,准确率高达95%。该研究成果发表在《自然—材料》期刊上,标志着人类向便携式,低功耗神经形态芯片迈出了重要一步。

  据悉,人脑约有一千亿个神经元,神经元通过100万亿突触传递指令,使大脑能够以闪电般的速度识别图案,完成记忆并执行其它学习任务。新兴领域“神经形态计算”的研究人员试图设计出像人脑一样工作的计算机芯片,通过模拟信号工作,类似于神经元。通过这种方式,小型神经形态芯片可以像大脑一样有效地处理数以百万计的并行计算,而目前只有大型超级计算机才可能实现。这种便携式人工智能方法中亟待解决的问题便是神经突触。

  研究人员利用硅锗制成人造突触组成的神经形态芯片,每个芯片由“输入/隐藏/输出神经元”组成,每个神经元通过基于细丝的人造突触连接到其它“神经元”。每个突触约25纳米,且之间离子流的差异仅为4%,是目前实验室能达到的最一致的装置,也是演示人工神经网络的关键。随后研究人员进行人造神经网络的计算机模拟,识别手写样本,其准确率达到了95%,而现有软件算法的精度为97%。

  该团队正在模拟基础上制作真正可执行识别手写任务的神经形态芯片,并期望利用其人工突触设计制造更小型、便携式的神经网络设备用于执行复杂计算,最终实现利用指甲盖大小的芯片代替超级计算机。

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