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突破馮·諾依曼構架瓶頸 中國研製出最小尺寸相變存儲單元

據消息,該所研究員宋志棠、王浩敏組成聯合研究團隊,首次採用GNR邊緣接觸制備出目前世界上最小尺寸的相變存儲單元器件。 7月18日,相關研究成果以《通過石墨烯納米帶邊界接觸實現相變存儲器編程功耗最小化》(Minimizing the programming power of phase change memory by using graphene nanoribbon edge-contact)為題,在線發表在《先進科學》上。 據了解,當今數據生產呈現爆炸式增長,傳統的馮·諾依曼計算架構已成為未來繼續提升計算系統性能的主要技術障礙。 而相變隨機存取存儲器(PCRAM)可以結合存儲和計算功能,是突破馮·諾依曼計算構架瓶頸的理想路徑選擇。 PCRAM具有非易失性、編程速度快和循環壽命長等優點,但其中相變材料與加熱電極之間的接觸面積較大,造成相變存儲器操作功耗較高,如何進一步降低功耗成為相變存儲器未來發展面臨的最大挑戰之一。 研究團隊採用石墨烯邊界作為刀片電極來接觸相變材料,可實現萬次以上的循環壽命。 當GNR寬度降低至3nm,其橫截面積為1nm2,RESET電流降低為0.9 μA,寫入能耗低至~53.7 fJ。該功耗比目前最先進位程制備的單元器件低近兩個數量級,幾乎是由碳納米管裂縫(CNT-gap)保持的原最小功耗世界紀錄的一半。 中國科學院稱,這是目前國際上首次採用GNR邊緣接觸實現極限尺寸的高性能相變存儲單元,器件尺寸接近相變存儲技術的縮放極限。該新型相變存儲單元的成功研製代表了PCRAM在低功耗下執行邏輯運算的進步,為未來記憶體計算開辟了新的技術路徑。 採用GNR邊緣接觸制備出目前世界上最小尺寸的相變存儲單元器件(a)相變存儲單元結構示意圖;(b)功耗與接觸面積的關系。 器件循環壽命的偏壓極性依賴性。(a)測量設置示意圖;(b)~3 nm 寬 GNR 邊界電極相變存儲單元在不同電壓極性下的循環壽命。 來源:快科技