一種既可以做存儲，又可以做晶體管的設(shè)備

電子工程研究的一個關(guān)鍵目標(biāo)是開發(fā)高性能和高能效的計算設(shè)備，這意味著它們可以快速計算信息，同時消耗很少的能量。一種可能的方法是將執(zhí)行邏輯操作的單元和存儲組件組合到一個設(shè)備中。

到目前為止，大多數(shù)計算設(shè)備都是由一個處理單元和一個物理上獨立的內(nèi)存組件組成的。創(chuàng)建一種可以有效執(zhí)行這兩種功能的設(shè)備（稱為內(nèi)存中邏輯架構(gòu)）可以幫助顯著簡化設(shè)備并降低其功耗。

雖然目前提出的一些邏輯內(nèi)存架構(gòu)取得了可喜的成果，但大多數(shù)現(xiàn)有解決方案都存在實際限制。例如，已發(fā)現(xiàn)某些設(shè)備不穩(wěn)定、不可靠或僅適用于特定用例。

湖南大學(xué)的研究人員最近開發(fā)了一種基于二維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的新型可重構(gòu)內(nèi)存邏輯架構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由通過弱范德華相互作用結(jié)合在一起的孤立原子層組成。他們的設(shè)備在Nature Electronics上發(fā)表的一篇論文中介紹，它既可以作為可重構(gòu)晶體管（即可以調(diào)節(jié)、切換和放大電信號的設(shè)備），也可以作為可重構(gòu)存儲器組件。

“我們報告了一種二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件，它既可以用作可重構(gòu)晶體管，也可以用作可重構(gòu)非易失性存儲器，并提供可重構(gòu)邏輯內(nèi)存功能，”Xingxia Sun、Chenguang Zhu、Jiali Yi 及其同事在他們的論文中寫道。“該設(shè)備的架構(gòu)——稱為部分浮柵場效應(yīng)晶體管——提供電荷捕獲和場調(diào)節(jié)單元。”

Sun 和她的同事創(chuàng)建的邏輯內(nèi)存設(shè)備被稱為部分浮柵場效應(yīng)晶體管 (PFGFET)。它是使用石墨烯（充當(dāng)所謂的浮柵）、六方氮化硼(hBN) 和二硒化鎢 (WSe 2 ) 制造的。

由于其獨特的設(shè)計，該設(shè)備可以很容易地重新配置和切換以執(zhí)行存儲器或晶體管功能。在最初的測試中，研究人員表明它在這兩個功能上都表現(xiàn)出色。

“當(dāng)作為晶體管運行時，該器件可以在 p 型和 n 型模式之間切換，并表現(xiàn)出 64 mV dec–1的亞閾值擺幅和接近 10 8的開/關(guān)電流比，”Sun、Zhu、Yi 和他們的同事在他們的論文中寫道?！爱?dāng)作為存儲器運行時，該設(shè)備可以在 p 型和 n 型存儲器之間切換，并表現(xiàn)出接近 10 8的擦除/編程比率?！?/p>

未來，該研究團(tuán)隊提出的新邏輯輸入內(nèi)存架構(gòu)可用于創(chuàng)建各種高性能電子設(shè)備，顯著降低其功耗。到目前為止，Sun 和她的同事成功地使用他們創(chuàng)建的 PFGFET 來制造門以執(zhí)行線性和非線性二元運算，但它們最終可以應(yīng)用于更廣泛的計算和運算模式。

研究人員在他們的論文中解釋說：“我們使用這些設(shè)備來制造互補金屬氧化物半導(dǎo)體電路，以及具有原位存儲的線性和非線性邏輯門，以及設(shè)備高效的半加器電路。”

審核編輯 ：李倩