韓國科學技術院（KAIST）的研究人員創造一種低功耗、高成本效益的相變存儲器件，為存儲器技術設定新標準，它可用於替代現有存儲器，或以低處理成本和超低功耗為下一代人工智能硬件實現神經形態計算。
韓國科學技術院（KAIST）（院長 Kwang-Hyung Lee）4 月 4 日宣佈，電氣工程學院 Shinhyun Choi 教授的研究團隊開發出下一代相變存儲器*設備，具有超低功耗的特點，可以取代 DRAM 和 NAND 閃存。
相變記憶體指的是一種存儲和/或處理信息的存儲器件，利用熱量將材料的結晶狀態改變為非晶態或結晶態，從而改變其電阻狀態。
現有的相變存儲器存在一些問題，如制造高比例器件的制造工藝昂貴，運行時需要大量電力。為解決這些問題，Choi 教授的研究團隊開發出一種超低功耗相變存儲器件，它不需要昂貴的制造工藝，而是通過電學方法形成非常小的納米（nm）級相變絲。這一新研發成果具有突破性的優勢，不僅加工成本極低，而且還能以超低功耗運行。
DRAM 是最常用的存儲器之一，速度非常快，但具有易失性，當電源關閉時數據就會消失。存儲設備 NAND 閃存的讀/寫速度相對較慢，但它具有非易失性特點，即使在電源切斷時也能保存數據。
圖 1.本研究開發的超低功耗相變存儲器件的圖示，以及新開發的相變存儲器件與傳統相變存儲器件的功耗對比。資料來源：韓國科學技術院新興納米技術與集成系統研究所
另一方面，相變存儲器結合 DRAM 和 NAND 閃存的優點，具有高速和非易失性的特點。因此，相變存儲器作為可替代現有存儲器的下一代存儲器備受矚目，目前正被作為一種存儲器技術或模擬人腦的神經形態計算技術而積極研究。
然而，傳統的相變存儲器件在運行時需要消耗大量電能，因此難以制造出實用的大容量存儲器產品或實現神經形態計算系統。為最大限度地提高存儲器件運行時的熱效率，以前的研究工作主要集中在通過使用最先進的光刻技術縮小存儲器件的物理尺寸來降低功耗，但這些研究在實用性方面受到限制，因為功耗的改善程度微乎其微，而成本和制造難度卻隨著每次改進而增加。
為解決相變存儲器的功耗問題，Shinhyun Choi 教授的研究團隊創造一種在極小面積內電形成相變材料的方法，成功實現超低功耗相變存儲器件，其功耗比使用昂貴的光刻工具制造的傳統相變存儲器件低 15 倍。
Shinhyun Choi 教授對這項研究未來在新研究領域的發展充滿信心，他說："我們開發的相變存儲器件意義重大，因為它提供一種新穎的方法，可以解決生產存儲器件過程中的遺留問題，同時大大提高制造成本和能源效率。我們期待我們的研究成果能成為未來電子工程的基礎，實現包括高密度三維垂直存儲器和神經形態計算系統在內的各種應用，因為它開辟從多種材料中進行選擇的可能性。我要感謝韓國國傢研究基金會和國傢納米實驗室中心對這項研究的支持。"
4 月 4 日，國際著名學術期刊《自然》（Nature）4 月刊發表這項研究的論文，KAIST 電氣工程學院博士生 See-On Park 和博士生 Seokman Hong 作為第一作者參與這項研究。
編譯自:ScitechDaily