韓國科學技術院（KAIST）的研究人員創造了一種低功​​耗、高成本效益的相變存儲器件，為存儲器技術設定了新標準，它可用於替代現有存儲器，或以低處理成本和超低功耗為下一代人工智慧硬體實現神經形態運算。

韓國科學技術院（KAIST）（院長Kwang-Hyung Lee）4 月4 日宣布，電機工程學院Shinhyun Choi 教授的研究團隊開發出了下一代相變記憶體*設備，具有超低功耗的特點，可以取代DRAM 和NAND 快閃記憶體。

相變記憶體指的是一種儲存和/或處理資訊的儲存裝置，利用熱量將材料的結晶狀態改變為非晶態或結晶態，改變其電阻狀態。

現有的相變記憶體存在一些問題，例如製造高比例裝置的製造流程昂貴，運作時需要大量電力。為了解決這些問題，Choi 教授的研究團隊開發出了一種超低功耗相變記憶體，它不需要昂貴的製造工藝，而是透過電學方法形成非常小的奈米（nm）級相變絲。這項新研發成果具有突破性的優勢，不僅加工成本極低，還能以超低功耗運作。

DRAM 是最常用的記憶體之一，速度非常快，但具有易失性，當電源關閉時資料就會消失。儲存設備NAND 快閃記憶體的讀取/寫入速度相對較慢，但它具有非揮發性特點，即使在電源切斷時也能保存資料。

圖1.本研究開發的超低功耗相變記憶體的圖示，以及新開發的相變記憶體與傳統相變記憶體的功耗比較。資料來源：韓國科學技術院新興奈米技術與整合系統研究所

另一方面，相變記憶體結合了DRAM 和NAND 快閃記憶體的優點，具有高速和非揮發性的特性。因此，相變記憶體作為可取代現有記憶體的下一代記憶體備受矚目，目前正被作為一種記憶體技術或模擬人腦的神經形態運算技術而積極研究。

然而，傳統的相變記憶體在運作時需要消耗大量電能，因此難以製造出實用的大容量記憶體產品或實作神經形態運算系統。為了最大限度地提高儲存裝置運作時的熱效率，先前的研究工作主要集中在透過使用最先進的光刻技術縮小儲存裝置的物理尺寸來降低功耗，但這些研究在實用性方面受到了限制，因為功耗的改善程度微乎其微，而成本和製造難度卻隨著每次改進而增加。

為了解決相變記憶體的功耗問題，Shinhyun Choi 教授的研究團隊創造了一種在極小面積內電形成相變材料的方法，成功實現了超低功耗相變存儲器件，其功耗比使用昂貴的光刻工具製造的傳統相變記憶體低15 倍。

Shinhyun Choi 教授對這項研究未來在新研究領域的發展充滿信心，他說：”我們開發的相變存儲器件意義重大，因為它提供了一種新穎的方法，可以解決生產存儲器件過程中的遺留問題，同時大幅提高製造成本和能源效率。我們期待我們的研究成果能成為未來電子工程的基礎，實現包括高密度三維垂直記憶體和神經形態運算系統在內的各種應用，因為它開闢了從多種材料中進行選擇的可能性。我要感謝韓國國家研究基金會和國家奈米實驗室中心對這項研究的支持。”

4 月4 日，國際著名學術期刊《自然》（Nature）4 月號發表了這項研究的論文，KAIST 電機工程學院博士生See-On Park 和博士生Seokman Hong 作為第一作者參與了這項研究。

編譯自: ScitechDaily