Uudenlaisen muistin rakentaminen

Tokion yliopiston tutkijat kehittelevät pystysuuntaisia kenttätransistoreja, joita voidaan käyttää tietojen tallentamiseen kolmiulotteisesti, mikä voi johtaa nopeampaan ja energiatehokkaampaan datan tallentamiseen.

Tutkijat valmistivat pystysuoran rakenteen kenttävaikutustransistoreja tuottaakseen suuren tiheyden muistipiirirakenteita ferrosähköisellä hilaeristeellä ja atomisesti kerrostetulla oksidipuolijohdekanavalla. Edelleen käyttämällä antiferrosähköistä ferrosähköisen sijasta tutkijat havaitsivat, että datan poistamiseen vaadittiin vain pieni nettovaraus, mikä johtaa tehokkaampiin kirjoitustoimintoihin.

Tutkimustyö voikin mahdollistaa uuden, vielä pienemmän ja ympäristöystävällisemmän datan tallennusmuistin.

Vaikka kuluttajille tarkoitettujen flash-muistien koko, kapasiteetti ja kohtuuhintaisuus ovat jo nyt valtavia parannuksia datan tallentamiseen verrattuna aikaisempiin tietokonemediamuotoihin, uudet koneoppimis- ja Big Data -sovellukset lisäävät edelleen innovaatioiden kysyntää.

Lisäksi mobiilit pilvikäyttöiset laitteet ja tulevaisuuden Internet of Things -solmut vaativat energiatehokasta ja kooltaan pientä muistia. Nykyiset flash-muistitekniikat vaativat kuitenkin suhteellisen suuria virtoja datan lukemiseen tai kirjoittamiseen.

Lopulta Tokion yliopiston tutkijaryhmä kehitti 3D-pinotun muistisolun, joka perustuu ferrosähköisiin ja antiferrosähköisiin kenttätransistoreihin (FET), joissa on atomikerroksella kerrostettu oksidipuolijohdekanava. Nämä FETit voivat tallentaa ykkösiä ja nollia haihtumattomalla tavalla, mikä tarkoittaa, että ne eivät vaadi ylläpitovirtaa.

Pystysuuntainen laiterakenne lisää informaatiotiheyttä ja vähentää toiminnan energian tarvetta.

Hafniumoksidi- ja indiumoksidikerrokset kerrostettiin pystysuoraan kaivannon rakenteeseen. Ferrosähköisissä materiaaleissa on sähköiset dipolit, jotka ovat vakaimpia, kun ne on kohdistettu samaan suuntaan. Ferrosähköinen hafniumoksidi mahdollistaa spontaanisti dipolien pystysuoran kohdistuksen.

Informaatio tallennetaan ferrosähköisen kerroksen polarisaatioasteen mukaan, jonka järjestelmä voi lukea resistanssin muutosesta. Toisaalta antiferrosähköiset aineet tykkäävät vaihdella dipoleja ylös ja alas poistetussa tilassa, mikä mahdollistaa tehokkaat poistotoiminnot oksidipuolijohdekanavassa.

"Osoitimme, että laitteemme oli vakaa vähintään 1000 sykliä", ensimmäinen kirjoittaja Zhuo Li sanoo.

"Lähestymistavallamme on potentiaalia parantaa merkittävästi haihtumattoman muistin alaa", vanhempi kirjoittaja Masaharu Kobayashi sanoo. Tällainen tutkimus, jossa käytetään molempia kokeellisia prototyyppejä yhdistettynä tietokonesimulaatioihin, voi auttaa mahdollistamaan tulevaisuuden kulutuselektroniikkaa.

Aiheesta aiemmin:

Antiferrosähköisillä ja ferrosähköisillä yhteisiä ominaisuuksia

Ferrosähköistä ja topologista muistia

Ferrosähköisyys yhdistää transistorit ja muistit