“通用内存”突破使下一代计算机距离大幅速度提升又近了一步

通用内存有望以一种更好、更快、更节能的替代方案取代计算机中的 RAM 和闪存，而研究人员刚刚让这一目标更接近现实。

在科学家使用一种全新材料构建出“极其”稳定的原型之后，超快且节能的通用计算机存储器距离现实又近了一步。 

这种被称为“GST467”的新材料含有锗、锑和铽，被用作叠层结构（称为超晶格）中的一个重复层，可以为通用存储器铺平道路，该通用存储器可以取代短记忆体和记忆体。长期储存。科学家们在《自然通讯》杂志 1 月 22 日发表的一项研究中表示，它还可以更快、更便宜、能耗更低。 

如今的计算机出于不同的目的使用随机存取存储器 (RAM) 等短期内存和固态硬盘 (SSD) 或硬盘等长期闪存。 RAM 速度很快，但需要大量的物理空间和恒定的电源，这意味着当计算机关闭时，其数据就会消失。另一方面，闪存无需电源即可保留数据，并且密度更高，但在将存储的数据传输到处理器时比 RAM 慢。 

在将 RAM 的速度与闪存的长期存储器相结合的通用存储器在商业上可行之前，仍然存在一些技术障碍。但科学家们在论文中写道，这个原型是迄今为止最接近的原型。

研究表明，新原型是一种相变存储器（PCM）形式，当它在类玻璃材料上的高电阻状态和低电阻状态之间切换时，它会创建计算机数据的“1”和“0”。当 PCM 中的材料结晶（代表“一”）时，它会释放大量能量并且电阻较低。它具有高电阻，并且在熔化时吸收相同量的能量——代表“零”。 

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研究人员表示，GST467 是用于 PCM 的理想候选材料，因为它比其他替代品具有更高的结晶度和更低的熔化温度，其他替代品也是由锑、铽和锗制成，但比例和晶体结构不同。 

在这项新研究中，该团队设计并测试了数百种不同尺寸的工作存储设备，这些设备将 GST467 作为一层包含在不同成分的夹层中。然后，他们进行了广泛的电气测量和基准测试，以了解材料的性能。

研究人员发现，基于 GST467 的超晶格器件速度快，功耗极低，热量限制在材料内部。他们还报告说，即使在温度高于 248 华氏度（120 摄氏度）的情况下，理论上它也可以保留数据 10 年以上。科学家们表示，这“超出了 PCM 技术的基本权衡”，并带来了“卓越的设备性能”。

他们补充说，该材料不仅改善了耐力或速度等单一指标，而且同时改善了多个指标。他们还将其描述为“我们构建的最现实且最适合行业的东西”，并称这是迈向通用存储器的关键一步。 

这项新研究展示了一种潜在的改变通用记忆游戏规则的方法。最好的替代通用存储器候选者之一是 ULTRARAM — 一项基于英国兰开斯特大学研究项目的技术。但这种方法使用不同的机制来保留信息：与闪存和 RAM 不同， ULTRARAM 是基于硅的，使用由元素周期表中的III族和V族元素制成的半导体。  

该新设备可能是更好的候选者，因为 ULTRARAM 需要 2.5 伏才能运行，而新原型需要 0.7 伏，合著者、斯坦福大学访问博士后学者阿西尔·汗 (Asir Khan) 告诉《Live Science》。 ULTRARAM 还使用有毒化合物——砷化铟。 

尽管 ULTRARAM 更接近商业化，但新研究的作者声称他们的新原型将更容易融入现有的半导体制造方法。这是由于制造工作装置所需的温度相对较低。 

研究合著者、斯坦福大学电气工程教授埃里克·波普 (Eric Pop) 告诉《Live Science》：“下一步的关键是让行业合作伙伴帮助我们以具有成本效益的方式扩大规模。” 。 “如果它的制造成本足够低，那么这是将其纳入消费设备的唯一方法。”