據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)日前報道，IBM公司21日宣布了一項在分子層級的材料科學(xué)突破，從而為新型非易失性內(nèi)存和邏輯芯片的研發(fā)鋪平了道路。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體充電方式不同的是，IBM科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種使用微細(xì)離子電流給芯片充電的新方法。這種帶電分子流能夠模擬人腦運(yùn)行的“事件驅(qū)動”的方式。相關(guān)研究成果發(fā)表在3月21日《科學(xué)》雜志上。

今天的計算機(jī)通常使用由CMOS工藝技術(shù)制成的半導(dǎo)體，這些芯片每隔兩年性能增加一倍，尺寸和成本則下降一半。但開發(fā)制造CMOS芯片的材料和技術(shù)正在迅速接近其物理和性能極限，因此亟待開發(fā)出新的技術(shù)解決方案來制造更高性能、更低功耗的設(shè)備。

IBM研究人員在材料特征化過程中，通過插入和刪除氧離子，首次將金屬氧化物從絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。實驗結(jié)果顯示，一旦材料成為導(dǎo)體，即使在設(shè)備電源關(guān)閉的情況下，非易失性內(nèi)存芯片仍將維持一個穩(wěn)定的金屬狀態(tài)。這種非易失性特性意味著，芯片可以更有效地以“事件驅(qū)動”的方式來存儲和傳輸數(shù)據(jù)，而不像硅那樣需要通過一個電流來持續(xù)充電和關(guān)閉。

為了實現(xiàn)這一突破，IBM研究人員將帶正電荷的離子液體電解質(zhì)運(yùn)用于一種絕緣的氧化物材料，并成功地將該材料轉(zhuǎn)換為導(dǎo)電金屬。材料將保持其金屬狀態(tài)，直到帶負(fù)電荷的離子液體電解質(zhì)將其轉(zhuǎn)換回原來的絕緣狀態(tài)。金屬—絕緣體相變材料已經(jīng)存在并被研究了很多年，但與之前研究結(jié)論相反的是，IBM研究人員發(fā)現(xiàn)正是在金屬氧化物中去除和添加氧離子造成了材料狀態(tài)的改變。（記者馮衛(wèi)東）

總編輯圈點

這項新技術(shù)是用一種顛覆的方式解決芯片的能耗問題。它的亮點不在于對大腦的準(zhǔn)確模擬，其主要目標(biāo)是要向人腦的工作效率看齊——人腦是眾所周知的復(fù)雜，又是無可挑剔的節(jié)能——而神經(jīng)學(xué)認(rèn)為，這就是仰仗于人腦用“事件驅(qū)動”方式執(zhí)行任務(wù)，它只跟隨當(dāng)前時間點上出現(xiàn)的事件調(diào)動可用資源。IBM正是希望給芯片供電的新方式能效仿人腦，不用像傳統(tǒng)硅芯片那樣不時充電。如果說這項成果扭轉(zhuǎn)了人們對當(dāng)前半導(dǎo)體制造過程的認(rèn)知，應(yīng)該不算過分。