《自然》雜志22日在線發(fā)布的一項研究成果顯示，美國西北大學(xué)科學(xué)家開發(fā)了一種被稱為“記憶晶體管”的新型器件，能同時發(fā)揮存儲器和信息處理功能，運行方式非常類似神經(jīng)元。
計算機有單獨的處理和存儲單元，而大腦使用神經(jīng)元來執(zhí)行這兩種功能。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報道，憑借憶阻器和晶體管的組合特性，該新型器件包含多個端子，能像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)那樣運行。
這項研究是在美國標準與技術(shù)研究院和國家科學(xué)基金會的支持下，在2015年的工作成果基礎(chǔ)上展開的。那時，團隊使用單層二硫化鉬創(chuàng)建了一個三端門控可調(diào)憶阻器，以實現(xiàn)快速可靠的數(shù)字存儲器存儲。憶阻器是“記憶電阻器”的縮寫，它是一種電流電阻器，可以“記住”以前施加于其上的電壓。
現(xiàn)在，團隊再次使用原子級薄的二硫化鉬和明確的晶界，讓其像木材纖維排列方式那樣，在材料內(nèi)排列成有序區(qū)域——晶粒，當施加大電壓時，晶界促進原子運動，導(dǎo)致電阻變化。
由于二硫化鉬只有原子級那么薄，容易受到施加電場的影響，這種特性使其很容易被制成晶體管。研究人員解釋，與以往的憶阻器使用單個二硫化鉬薄片不同，新型記憶晶體管使用多個小片組成連續(xù)多晶二硫化鉬薄膜，能夠在整個晶圓上從一個薄片器件擴展到多個器件。
當器件的長度大于單個晶體尺寸時，可以保證晶圓上每個器件都有晶界，因此大型器件陣列中可看到重復(fù)的、門控可調(diào)的憶阻響應(yīng)。新論文中，團隊實現(xiàn)了一個七端子設(shè)備，其中一個端子可以控制其他六個端子之間的電流。這與大腦中的神經(jīng)元很相似，通常一個神經(jīng)元與多個其他神經(jīng)元相連。
目前，研究團隊正努力使記憶晶體管更小、運行速度更快，還計劃繼續(xù)擴大生產(chǎn)。他們認為，記憶晶體管可以成為新神經(jīng)形態(tài)計算的基礎(chǔ)電路元件。
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