兆易創(chuàng)新首次在國際頂級存儲器技術(shù)會議發(fā)表論文。由IBM電子工程師出身的黃漢森教授（H． S． Philip Wong）領(lǐng)導(dǎo)的該團隊,，在深入研究一種新型數(shù)據(jù)存儲技術(shù),。對于智能手機和其他移動設(shè)備而言，高效節(jié)能是至關(guān)重要的,，因此此種數(shù)據(jù)存儲技術(shù)將是這些設(shè)備的理想選擇,。
科學(xué)家們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)尚未完全理解其中因果的事物令人興趣盎然，但是對于工程師而言,，此種未知奧秘卻是夢魘,。工程師的工作是將基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)化為實用技術(shù)，這意味著需要洞察細節(jié),。 12月5日,，全球頂級研究人員匯聚舊金山，參加IEEE國際電子組件會議（IEDM）,。斯坦福大學(xué)團隊在會議上發(fā)表的一篇論文,，正是這種洞察細節(jié)精神的體現(xiàn)。
由IBM電子工程師出身的黃漢森教授（H． S． Philip Wong）領(lǐng)導(dǎo)的該團隊,，在深入研究一種新型數(shù)據(jù)存儲技術(shù),。對于智能手機和其他移動設(shè)備而言，高效節(jié)能是至關(guān)重要的,，因此此種數(shù)據(jù)存儲技術(shù)將是這些設(shè)備的理想選擇,。
這種新技術(shù)產(chǎn)品稱為阻變存儲器，或縮寫為RRAM,。阻變存儲器基于一種新型半導(dǎo)體材料,，此種半導(dǎo)體材料能夠以阻止或允許通過電子流的方式，形成狀態(tài)值“0”和“1”,。阻變存儲器具有硅材料不可能具備的應(yīng)用潛力,，比如：以新的三維體，層疊在計算機晶體管頂部,，形成“高層芯片”,，將獲得比目前的電子芯片更快的處理速度和更高的能效。
但是,，盡管工程師們可以觀察到阻變存儲器確實能夠存儲數(shù)據(jù),，卻并不知道這種新材料的具體工作原理?！霸谖覀冾A(yù)期制造出可靠設(shè)備之前,，我們還需要掌握有關(guān)阻變存儲器更多基本工作原理和精確信息?！秉S教授說,。
所以,，為了幫助電子工程師們了解未知奧秘，黃教授的研究團隊構(gòu)建了一個工具,，用于測量促使阻變存儲器芯片工作的基本作用力,。
斯坦福大學(xué)團隊的研究生姜子臻對相關(guān)基礎(chǔ)理論進行了解釋。她說,，阻變存儲器材料是絕緣體，其在正常狀態(tài)下不允許電流通過,。但是,，在某些情況下，可以對絕緣體進行誘導(dǎo),，使其允許通過電子流,。過去的研究已經(jīng)表明，以電場震蕩阻變存儲器材料,，可以導(dǎo)致形成一個允許電子流通過的路徑,。該路徑被稱為導(dǎo)電細絲。為了阻斷導(dǎo)電細絲,，研究人員應(yīng)用了另一個震蕩,，使材料重新成為絕緣體。所以,，每個震蕩可以將阻變存儲器的狀態(tài)值從“0”切換至“1”,，或者相反，從而使這種材料可應(yīng)用于數(shù)據(jù)存儲,。
但是,，在阻變存儲器的狀態(tài)切換過程中，電力并不是唯一的作用力,。泵浦電子進入任何材料均會提高其溫度,。這正是電爐的原理。就阻變存儲器來說,，則是以對材料施加電壓的方式提高其溫度,，從而形成或阻斷導(dǎo)電細絲。但問題是應(yīng)該應(yīng)用何種電壓／溫度狀態(tài)呢,？以前,，斯坦福大學(xué)的新研究人員認為，開關(guān)點是足以產(chǎn)生大約1160華氏度高溫的短脈沖電壓,，其熱度足以將鋁融化,。不過，這只是估計,，因為并沒有辦法測量電震蕩產(chǎn)生的熱量,。
“為了解答這個問題,，我們不得不分別研究電壓和溫度對形成導(dǎo)電細絲的影響，”團隊的另一位研究生王子文（音譯）說,。
斯坦福大學(xué)的研究人員必須在根本不使用電場的條件下加熱阻變存儲器材料,，所以他們將阻變存儲器芯片放在一個微加熱臺（MTS）裝置上。這是一種復(fù)雜的熱板,，能夠在材料內(nèi)部產(chǎn)生廣泛的溫度變幅,。當然，其目的并非只是加熱材料,，而且還要測量如何形成導(dǎo)電細絲,。為此，他們利用了阻變存儲器材料在其自然狀態(tài)下是絕緣體,，這使其狀態(tài)值為“0”,；而一旦形成導(dǎo)電細絲，電子就會流動,，研究人員可以檢測到其狀態(tài)值由“0”變?yōu)椤?”,。
利用該科學(xué)原理，研究團隊將阻變存儲器芯片放在微加熱臺（MTS）裝置上上進行加熱,，起始溫度約為80華氏度——差不多是一個溫暖房間的溫度,，然后一直加熱至1520華氏度，此時熱度足以融化銀幣,。研究人員在這兩個極端溫度范圍內(nèi)對阻變存儲器加熱,，并精確測量阻變存儲器是否以及如何從其自然狀態(tài)值“0”切換至狀態(tài)值“1”。
研究人員驚喜地觀察到,，當環(huán)境溫度處于80華氏度與260華氏度之間時,，能夠更有效地形成導(dǎo)電細絲。260華氏度略高于沸水溫度,，這顯然不同于之前認為越熱越好的猜測,。若在后續(xù)研究中證實這點，這將是個好消息,，因為可以通過電壓和電震蕩持續(xù)時間實現(xiàn)工作芯片開關(guān)溫度,。在較低溫度下實現(xiàn)有效切換，意味著耗電更少,，這將使得阻變存儲器更節(jié)能,。因此，當其用來作為移動設(shè)備的內(nèi)存時,，將延長電池壽命,。
雖然將阻變存儲器投入實際使用依舊任重道遠，然而,，此項研究提供了系統(tǒng)甄別不同條件的試驗基礎(chǔ),，而不是依賴臧否參半的主觀臆斷,。
“現(xiàn)在，我們能夠以預(yù)測方式使用電壓和溫度作為設(shè)計輸入,，這將使我們能夠設(shè)計更好的內(nèi)存設(shè)備,，”黃教授說。
一位在黃教授的實驗室獲得博士學(xué)位的斯坦福大學(xué)校友 － 陳鴻禹（Henry Chen）博士參與此項研究工作并列這篇論文的共同著者,。這次陳博士服務(wù)的中國芯片制造企業(yè)北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司提供了寶貴建議,，協(xié)助該項目實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)結(jié)果分析，促使研究人員能夠在國際電子器件會議上報告其研究成果,。