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突破冯·诺依曼构架瓶颈 中国研制出最小尺寸相变存储单元

据中国科学院上海微系统与信息技术研究所消息,该所研究员宋志棠、王浩敏组成联合研究团队,首次采用GNR边缘接触制备出目前世界上最小尺寸的相变存储单元器件。7月18日,相关研究成果以《通过石墨烯纳米带边界接触实现相变存储器编程功耗最小化》为题,在线发表在《先进科学》上。据了解,当今数据生产呈现爆炸式增长,传统的冯·诺依 .....

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据中国科学院上海微系统与信息技术研究所消息,该所研究员宋志棠、王浩敏组成联合研究团队,首次采用GNR边缘接触制备出目前世界上最小尺寸的相变存储单元器件。

7月18日,相关研究成果以《通过石墨烯纳米带边界接触实现相变存储器编程功耗最小化》为题,在线发表在《先进科学》上。

据了解,当今数据生产呈现爆炸式增长,传统的冯·诺依曼计算架构已成为未来继续提升计算系统性能的主要技术障碍。

而相变随机存取存储器可以结合存储和计算功能,是突破冯·诺依曼计算构架瓶颈的理想路径选择。

PCRAM具有非易失性、编程速度快和循环寿命长等优点,但其中相变材料与加热电极之间的接触面积较大,造成相变存储器操作功耗较高,如何进一步降低功耗成为相变存储器未来发展面临的最大挑战之一。

研究团队采用石墨烯边界作为刀片电极来接触相变材料,可实现万次以上的循环寿命。

当GNR宽度降低至3nm,其横截面积为1nm2,RESET电流降低为0.9 μA,写入能耗低至~53.7 fJ。该功耗比目前最先进制程制备的单元器件低近两个数量级,几乎是由碳纳米管裂缝保持的原最小功耗世界纪录的一半。

中国科学院称,这是目前国际上首次采用GNR边缘接触实现极限尺寸的高性能相变存储单元,器件尺寸接近相变存储技术的缩放极限。该新型相变存储单元的成功研制代表了PCRAM在低功耗下执行逻辑运算的进步,为未来内存计算开辟了新的技术路径。

突破冯·诺依曼构架瓶颈 中国研制出最小尺寸相变存储单元

采用GNR边缘接触制备出目前世界上最小尺寸的相变存储单元器件相变存储单元结构示意图;功耗与接触面积的关系。

突破冯·诺依曼构架瓶颈 中国研制出最小尺寸相变存储单元

器件循环寿命的偏压极性依赖性。测量设置示意图;~3 nm 宽 GNR 边界电极相变存储单元在不同电压极性下的循环寿命。