研究人員開發薄膜作為下一代憶阻元件電阻切換材料

編譯/高晟鈞

憶阻器(Memristor)又名記憶電阻,是一種被動的電子元件,如同電阻器一般,能夠維持一股安全的電流通過電子裝置。與傳統電阻器不同的是,憶阻器可以在關閉電源後,保留先前通過電荷量(內阻)的記憶。

研究人員開發薄膜作為下一代憶阻元件電阻切換材料。(圖/截取自 TechXplore)

憶阻器裝置在人工智慧系統領域特別收到歡迎;然而,儘管其擁有優秀的性能,卻也有許多問題需要克服。其中除了像是資料保留、耐用性與大量電腦狀態等相關問題之外,其耗時的製程也是一大難題。

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無電成型製程

韓國三育大學的Min Kyu Yang教授在近日開發出了一種銀基薄膜,用作憶阻器裝置中的電阻切換材料。這種銀基薄膜有利於「無電成型」製程(操作前不需要電流來誘導化學變化),可以透過形成主動層來實現低功率操作。

研究人員利用多種光譜技術來分析銀基薄膜材料,包括:高解析度透射電子顯微鏡、X射線光電子能譜、俄歇電子能譜和盧瑟福背散射能譜。另外,團隊也針對各種電極與電阻切換層進行分析,來揭示銀原子的作用機制。

研究團隊的實驗結果顯示,即使在85OC的環境下持續運作兩小時,該裝置也可以保持穩定性。這顯示了過渡金屬材料增強憶阻元件的能力。

半導體儲存容量需求指數上漲

由於現今對於半導體儲存容量的要求不斷上升,普遍認為兆位元組的儲存單元已經遠遠不夠。對此,神經形態晶片被認為與是人工智慧系統最為匹配的下一代半導體。這些晶片將需要具備低功耗、小尺寸以及分析人類行為模式能力的可能性。

「採用基於銀的擴散憶阻裝置結構可能會促進神經形態晶片的發展,這些晶片可以在第四次工業革命市場中找到廣泛的應用,包括:數據分析、語音辨識、臉部辨識、自動駕駛汽車和物聯網等,並為正在進行的5G通訊革命做出巨大貢獻。

從長遠來看,這些憶阻設備的功耗可能適合人腦生物突觸建模的應用,它們具有無電鑄操作和低功耗的特點,是未來非揮發性記憶體和人工突觸設備較有希望的候選者。

資料來源:TechXplore

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