美科學家開發出寬度5納米憶阻器
發布時間:2010-09-06
產品特性:
- 更小更強大
- “記憶”通過的電荷
應用範圍:
- 存儲器件
上世紀60年代,英特爾公司創始人之一戈登·摩爾提出了著名的摩爾定律:集成電路上可容納的晶體管數目,約每隔18個(ge)月(yue)便(bian)會(hui)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei),性(xing)能(neng)也(ye)將(jiang)提(ti)升(sheng)一(yi)倍(bei)。然(ran)而(er),芯(xin)片(pian)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)小(xiao)型(xing)化(hua)遇(yu)到(dao)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)技(ji)術(shu)局(ju)限(xian)。在(zai)傳(chuan)統(tong)矽(gui)芯(xin)片(pian)技(ji)術(shu)上(shang)所(suo)能(neng)取(qu)得(de)的(de)進(jin)步(bu)受(shou)到(dao)物(wu)理(li)法(fa)則(ze)和(he)資(zi)金(jin)的(de)限(xian)製(zhi)也(ye)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)重(zhong),有(you)人(ren)以(yi)為(wei)看(kan)到(dao)了(le)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)的(de)天(tian)花(hua)板(ban),於(yu)是(shi)便(bian)開(kai)始(shi)輕(qing)狂(kuang)地(di)對(dui)摩(mo)爾(er)大(da)叔(shu)說(shuo)三(san)道(dao)四(si)。
然而,據美國《紐約時報》8月30日(ri)報(bao)道(dao),美(mei)國(guo)萊(lai)斯(si)大(da)學(xue)和(he)惠(hui)普(pu)公(gong)司(si)的(de)科(ke)學(xue)家(jia)報(bao)告(gao)稱(cheng),他(ta)們(men)在(zai)憶(yi)阻(zu)器(qi)的(de)研(yan)製(zhi)上(shang)取(qu)得(de)了(le)新(xin)的(de)進(jin)展(zhan),掃(sao)清(qing)了(le)橫(heng)亙(gen)在(zai)計(ji)算(suan)機(ji)存(cun)儲(chu)器(qi)微(wei)型(xing)化(hua)道(dao)路(lu)上(shang)的(de)一(yi)些(xie)障(zhang)礙(ai),讓(rang)計(ji)算(suan)機(ji)存(cun)儲(chu)器(qi)可(ke)以(yi)繼(ji)續(xu)朝(chao)著(zhe)微(wei)型(xing)化(hua)的(de)方(fang)向(xiang)一(yi)路(lu)小(xiao)跑(pao),續(xu)寫(xie)摩(mo)爾(er)定(ding)律(lv)的(de)同(tong)時(shi)也(ye)有(you)望(wang)給(gei)消(xiao)費(fei)電(dian)子(zi)領(ling)域(yu)帶(dai)來(lai)重(zhong)大(da)革(ge)新(xin)。

憶阻器:更小更強大
憶阻器又名記憶電阻,是一種被動電子元件,憶阻器被認為是電路的第四種基本元件,僅次於電阻器、電容器及電感元件。憶阻器在關掉電源後,仍能''''記憶''''通過的電荷。兩組憶阻器能產生與晶體管相同的功能,但更為細小。2008年,惠普實驗組的組長斯坦·威廉姆斯宣布,他們製造出了第一個憶阻器。
美國萊斯大學的研究人員在美國化學學會最新出版的《納米快報》雜誌上指出,他們已經成功地製造出了可靠的小型數字開關——憶阻器(memristor),其尺寸遠遠小於傳統製造方法製造出的規模,其寬度僅為5納米。而在2005年,英特爾公司總裁克瑞格·貝瑞特在英特爾信息技術峰會上曾表示,傳統工藝''''設想達到的極限''''是5納米,超越這個極限,將遭遇電流泄漏等難題。
更重要的是,這項技術進一步使用了二氧化矽(二氧化矽是芯片工業的基石)而不是其他新型材料,因此,也為其進一步商業化鋪平了道路。萊斯大學的科學家表示,位於德州的新興公司PrivaTran已經使用這項技術製造出了實驗性的芯片,這些芯片能夠存儲和檢索信息。
這些芯片現在僅僅能夠存儲1000個字節,但是,如果新技術達到其投資者的預期,擁有同現在最大容量的磁盤驅動器相當容量能力的芯片有望於5年內問世。
雖然早在2008年(nian),惠(hui)普(pu)公(gong)司(si)就(jiu)宣(xuan)布(bu)已(yi)經(jing)研(yan)發(fa)出(chu)了(le)憶(yi)阻(zu)器(qi),但(dan)是(shi),其(qi)大(da)規(gui)模(mo)的(de)商(shang)業(ye)化(hua)生(sheng)產(chan)還(hai)是(shi)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)。因(yin)為(wei)芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)公(gong)司(si)在(zai)其(qi)現(xian)有(you)電(dian)路(lu)上(shang)的(de)投(tou)資(zi)已(yi)經(jing)十(shi)分(fen)龐(pang)大(da),生(sheng)產(chan)基(ji)於(yu)憶(yi)阻(zu)器(qi)的(de)開(kai)發(fa)工(gong)具(ju)和(he)設(she)計(ji)將(jiang)花(hua)費(fei)更(geng)多(duo),因(yin)為(wei)整(zheng)個(ge)架(jia)構(gou)都(dou)必(bi)須(xu)重(zhong)新(xin)考(kao)慮(lv)。因(yin)此(ci),憶(yi)阻(zu)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)方(fang)向(xiang)和(he)發(fa)展(zhan)速(su)度(du),既(ji)是(shi)一(yi)個(ge)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti),也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)商(shang)業(ye)問(wen)題(ti)。
不過,惠普公司今天宣布,它將同一家主要的半導體製造商開展商業合作,研發憶阻器相關的技術並進行商業化的生產,在未來10年讓芯片的存儲密度達到非常高的高度。
幾年來,惠普公司一直宣稱,其憶阻器能夠同傳統的存儲器技術進行PK,而該公司最新公布的技術讓其底氣更足。惠普認為,它可以設計出一個可以與閃存競爭的憶阻器設備,在2013年前將存儲密度提高達到20GB/平方英寸,達到閃存的兩倍。
計算機及消費電子方麵的顧問公司EnvisioneeringGroup的總裁理查德·多歌提表示:''''如(ru)果(guo)人(ren)們(men)能(neng)夠(gou)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)這(zhe)樣(yang)的(de)技(ji)術(shu),在(zai)一(yi)塊(kuai)芯(xin)片(pian)上(shang)就(jiu)可(ke)以(yi)存(cun)儲(chu)幾(ji)百(bai)部(bu)電(dian)影(ying)。這(zhe)些(xie)成(cheng)就(jiu)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi),他(ta)們(men)可(ke)以(yi)證(zheng)明(ming)摩(mo)爾(er)定(ding)律(lv)仍(reng)然(ran)行(xing)之(zhi)有(you)效(xiao)。''''
相變存儲器:續寫摩爾定律
在芯片的研發上,除了繼續走小型化的路線外,其他公司也另辟蹊徑,研發其他富有競爭力的存儲技術。
比如,IBM公司和英特爾公司正在殫精竭慮研發的相變存儲器(PCM)即為其一。相變存儲器(PCM)是一個實驗性的內存技術,其具有非易失性的性能,不同於閃存,PCM可以以更小的尺寸來製作。
PCM使用具有獨特行為的硫化玻璃,當給予其特定的熱能,可以使它在晶態和非晶態之間切換,PCM就是利用硫化玻璃在晶態和非晶態之間巨大的導電性差異來存儲數據。
這些公司認為,相變存儲器是最富有前景的技術之一,是未來的發展方向,其具有高存取速度、高容量、非易失性、工藝簡單和多值化前景好等主要優勢,將逐步取代閃存、磁盤等。
英特爾院士兼記憶體技術開發總監艾爾·法齊奧表示,PCM將續寫摩爾定律的神話,但同時也還麵臨著一些問題。目前PCM的最大問題是成本和容量。PCM需xu要yao使shi用yong加jia熱re電dian阻zu來lai使shi相xiang變bian材cai料liao發fa生sheng相xiang變bian,工gong藝yi越yue先xian進jin,單dan元yuan越yue精jing細xi,對dui加jia熱re元yuan件jian的de控kong製zhi要yao求qiu也ye越yue高gao,發fa熱re帶dai來lai的de影ying響xiang也ye越yue大da,發fa熱re和he較jiao大da的de耗hao電dian量liang可ke能neng會hui限xian製zhiPCM的進一步發展。
三維芯片:未來任重而道遠
也有公司將目光投向了三維芯片,也就是將晶體管采用一定的方式疊加在一起以增加存儲密度。
據國外媒體報道,2007年,IBM宣布在製造環境中實現了一種突破性的芯片堆疊技術,此舉為製造三維芯片掃清了障礙。這種被稱為''''穿透矽通道(through-siliconvias)''''的技術可以大大縮小不同芯片組件之間的距離,從而設計出速度更快、體積更小和能耗更低的係統。
IBM的de這zhe項xiang突tu破po實shi現xian了le從cong二er維wei芯xin片pian設she計ji到dao三san維wei芯xin片pian堆dui疊die的de轉zhuan變bian,將jiang傳chuan統tong上shang並bing排pai安an裝zhuang在zai矽gui圓yuan片pian上shang的de芯xin片pian和he內nei存cun設she備bei以yi堆dui疊die的de方fang式shi相xiang互hu疊die加jia在zai一yi起qi,最zui終zhong實shi現xian了le一yi種zhong緊jin湊cou的de組zu件jian層ceng狀zhuang結jie構gou,大da大da減jian小xiao了le芯xin片pian的de體ti積ji,並bing提ti高gao了le數shu據ju在zai芯xin片pian上shang各ge個ge功gong能neng區qu之zhi間jian的de傳chuan輸shu速su度du。
另外,芯片製造商們也研發出了很多方式,讓單個芯片來存儲更多的信息。但是,從長遠的角度來看,這些方法還遠遠不夠。
盡管萊斯大學和惠普力推的憶阻器技術被認為是芯片工業殺出的一匹''''黑馬'''',danshi,laisidaxuedeyanjiurenyuanbiaoshi,tamenjiangjixutuijinqiyanfagongzuo,xiaochubierendehuaiyi,yinweiyejierenshiyizhirenweieryanghuaguishijueyuanti,wufayingyongzaixinpianshang。laisidaxuedenamijishuzhuanjiajimu·圖爾表示,半導體工業需要嚴肅對待最新的研究。
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