《自然》雜志22日在線發(fā)布的一項(xiàng)研究成果顯示，美國(guó)西北大學(xué)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種被稱(chēng)為“記憶晶體管”的新型器件，能同時(shí)發(fā)揮存儲(chǔ)器和信息處理功能，運(yùn)行方式非常類(lèi)似神經(jīng)元。
計(jì)算機(jī)有單獨(dú)的處理和存儲(chǔ)單元，而大腦使用神經(jīng)元來(lái)執(zhí)行這兩種功能。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，憑借憶阻器和晶體管的組合特性，該新型器件包含多個(gè)端子，能像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)那樣運(yùn)行。
這項(xiàng)研究是在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持下，在2015年的工作成果基礎(chǔ)上展開(kāi)的。那時(shí)，團(tuán)隊(duì)使用單層二硫化鉬創(chuàng)建了一個(gè)三端門(mén)控可調(diào)憶阻器，以實(shí)現(xiàn)快速可靠的數(shù)字存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。憶阻器是“記憶電阻器”的縮寫(xiě)，它是一種電流電阻器，可以“記住”以前施加于其上的電壓。
現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)再次使用原子級(jí)薄的二硫化鉬和明確的晶界，讓其像木材纖維排列方式那樣，在材料內(nèi)排列成有序區(qū)域——晶粒，當(dāng)施加大電壓時(shí)，晶界促進(jìn)原子運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致電阻變化。
由于二硫化鉬只有原子級(jí)那么薄，容易受到施加電場(chǎng)的影響，這種特性使其很容易被制成晶體管。研究人員解釋?zhuān)c以往的憶阻器使用單個(gè)二硫化鉬薄片不同，新型記憶晶體管使用多個(gè)小片組成連續(xù)多晶二硫化鉬薄膜，能夠在整個(gè)晶圓上從一個(gè)薄片器件擴(kuò)展到多個(gè)器件。
當(dāng)器件的長(zhǎng)度大于單個(gè)晶體尺寸時(shí)，可以保證晶圓上每個(gè)器件都有晶界，因此大型器件陣列中可看到重復(fù)的、門(mén)控可調(diào)的憶阻響應(yīng)。新論文中，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)七端子設(shè)備，其中一個(gè)端子可以控制其他六個(gè)端子之間的電流。這與大腦中的神經(jīng)元很相似，通常一個(gè)神經(jīng)元與多個(gè)其他神經(jīng)元相連。
目前，研究團(tuán)隊(duì)正努力使記憶晶體管更小、運(yùn)行速度更快，還計(jì)劃繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。他們認(rèn)為，記憶晶體管可以成為新神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的基礎(chǔ)電路元件。
