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科学家突破相变存储速度极限

来源:中国科学院 作者: 2017年11月13日 09:22
[导读] 

文章来源:中国科学报 张行勇 石桥

西安交通大学与中科院上海微系统与信息技术研究所的科学家,利用材料计算与设计的手段筛选出新型相变材料钪锑碲合金。这一研究成果对深入理解和调控非晶态材料的形核与生长机制具有重要的指导意义,并为实现我国自主的通用存储器技术奠定了基础。11月10日,相关论文发表于《科学》杂志。

目前,商用计算体系架构内各存储部件,即缓存、内存和闪存之间的性能差距日益加大,其间的数据交换效率也已成为电子设备发展的瓶颈。因此,研发具备存储密度大、读写速度快、能耗低、非易失(即断电后数据不丢失)等特点的新式通用式存储介质势在必行。

基于相变材料的相变存储器是最接近商业化的通用式存储器,但目前我国所有相变存储器的读写速度均无法媲美高速型存储器,如内存(纳秒)和缓存(亚纳秒)。除去工业化工艺水平问题,最核心的难题是传统相变材料(锗锑碲)形核随机性较大,其结晶化过程通常需要几十至几百纳秒,而结晶化速度直接对应着写入速度。

为解决写入速度瓶颈问题,西安交通大学材料学院金属材料强度国家重点实验室微纳中心教授张伟、“千人计划”学者马恩与中科院上海微系统与信息技术研究所副研究员饶峰合作,利用材料计算与设计的手段筛选出新型相变材料钪锑碲合金。 该材料利用结构适配且更加稳定的钪碲化学键来加速晶核的孕育过程,显著降低了形核过程的随机性,并大幅加快结晶化,即写入操作速度。与业内性能最好的相变器件相比,钪锑碲器件的操作速度提升超过10多倍,达到0.7纳秒的高速可逆操作,并且使操作功耗降低了近1/10。

  (原载于《中国科学报》 2017-11-13 第1版 要闻)

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[责任编辑:kb104]
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