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英國研究人員開發了一種新的計算機內存設計方法，可極大地提高性能并減少互聯網和通信技術的能源需求。劍橋大學研究團隊開發的這種仿照人腦突觸方式處理數據的設備，基于氧化鉿和微型自組裝勢壘，勢壘可升高或降低以允許電子通過。這種改變計算機存儲設備電阻并允許信息處理和存儲器存在于同一位置的方法，可能會導致密度更大、性能更高和能耗更低的計算機存儲設備出現。研究結果發表在最新一期《科學進展》雜志上。
計算機內存效率低下問題的一個潛在解決方案是一種稱為電阻開關內存的新型技術。傳統的存儲設備具有兩種狀態：1或0。然而，功能正常的電阻開關存儲器件將能夠具有連續的狀態范圍，基于此原理的計算機存儲器件將具有更高的密度和速度。例如，基于連續范圍的典型USB內存能夠容納10倍到100倍的信息。
研究團隊開發了一種基于氧化鉿的原型設備，氧化鉿是一種已用于半導體行業的絕緣材料。研究人員發現，通過在氧化鉿薄膜中添加鋇，復合材料中開始形成一些垂直于氧化鉿平面的不尋常結構。
這些垂直的富鋇“橋”具有高度結構化，允許電子通過，而周圍的氧化鉿保持非結構化。在這些橋與器件觸點相交的地方，形成了電子可穿過的能量勢壘。研究人員能控制該勢壘的高度，從而改變復合材料的電阻。與只有兩種狀態的傳統存儲器不同，新設備允許材料中存在多種狀態。
與其他需要昂貴的高溫制造方法的材料不同，這些氧化鉿復合材料可在低溫下自組裝表現出高水平的性能和均勻性，使其在下一代內存應用中極具前景。
研究人員稱，這些材料真正令人興奮的是它們可像大腦中的突觸一樣工作：它們可在同一個地方存儲和處理信息，這使得它們在快速發展的人工智能和機器學習領域非常有前途。
來源：科技日報
