AI技术的发展对数据处理提出更高要求,而现有的计算系统将数据存储和处理分离,计算机在处理数据时,需频繁在内存和处理器间搬运数据,导致速度慢、耗电高。为解决这一问题,“内存计算”的概念应运而生。“内存计算”支持直接在内存中进行计算,可以消除数据移动需求,实现更快、更高效的运算过程。作为实现“内存计算”的关键技术,电化学随机存取存储器(一种新兴的非易失性存储技术)使用离子运动来存储和处理信息,可以允许并实现连续的模拟型数据存储。
然而,理解电化学随机存取存储器的复杂结构及其高电阻氧化物材料的特性一直是个挑战,这也限制了其商业化进程。为应对挑战,国外研究团队设计了一种基于氧化钨的多端结构电化学随机存取存储器器件,并利用相关系统,成功观察到从零下223度的超低温到室温条件下,存取存储器内部的电子动力学行为。这是首次发现存取存储器内的氧空位能够产生浅供体态,即能像“电子加油站”一样,为电子提供了快速移动的“捷径”。这项研究表明,电化学随机存取存储器具有强大的稳健性和耐用性,不仅可以增加电子数量,更重要的是创造了促进电子传输的环境,使其在极低温度下也能保持稳定。该研究通过实验详细阐明了电化学随机存取存储器在不同温度下的开关机制,为电化学随机存取存储器技术的商业化铺平了道路。
未来,这项技术有望显著提升智能手机、平板电脑和笔记本电脑等设备的AI性能,并延长电池使用寿命。这一进展也标志着AI硬件向高效能、低能耗迈出重要一步。
——摘编于《科技日报》