科技日報北京11月15日電,據《科學(xué)》雜志官網(wǎng)14日報道,中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所副研究員饒峰和同事研發(fā)出一種全新的相變材料——鈧銻碲合金,可在不到1納秒內實(shí)現多晶態(tài)與玻璃態(tài)兩種相態(tài)之間的轉換。發(fā)表在本周出版的《科學(xué)》雜志上的這一研究成果,突破了相變存儲器(PCRAM)的存儲速度極限,為實(shí)現我國自主通用存儲器技術(shù)奠定了基礎。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,計算機已經(jīng)變得更小、更快、更便宜,存儲性能繼續提升所面臨的挑戰也更加嚴峻。
靜態(tài)/動(dòng)態(tài)隨機存儲器(SRAM緩存/DRAM內存)是與計算機中央處理器直接交換數據的臨時(shí)存儲媒介,可按需隨意取出或存入數據。本世紀初,科學(xué)家就已經(jīng)提出PCRAM是一種很有前途的新型非易失性存儲器,通過(guò)在兩種相態(tài)之間轉換,分別代表“0”和“1”進(jìn)行存儲。
現有最普遍使用的相變材料是鍺銻碲合金(GST),為符合當今計算機的高速隨機存儲的需求,相態(tài)轉換必須在亞10納秒內完成,而鍺銻碲合金的相變速度通常需要幾十至幾百納秒,太慢導致無(wú)法媲美或替代傳統的DRAM和SRAM存儲器。
饒峰和同事通過(guò)理論計算,向銻碲合金加入過(guò)渡族金屬,篩選出能在更高溫度下通過(guò)形成更加穩定的鈧碲化學(xué)鍵加速晶核形成的鈧銻碲合金。
他們還合成出這一新型相變材料,并通過(guò)實(shí)驗證明,新材料能在700皮秒(0.7納秒)內快速完成晶體與玻璃態(tài)的相變可逆轉換。研究人員表示,這一速度提升,使得相變存儲器有望替代現有高速存儲器進(jìn)入實(shí)用,未來(lái)將進(jìn)一步助推計算機整體性能的大幅提升,向更快速、更低功耗、更長(cháng)壽命方向發(fā)展。