新型的電腦記憶體能夠大大減少能源消耗並提升效能
背景
隨著人工智慧、網路使用、算法和其他資料驅動技術的激增，世界對資料的需求不斷膨脹，這使得減少碳排放變得越來越困難。根據預測，在未來幾年內，這些技術將消耗全球電力的 30%以上。當前的電腦記憶體技術存在著能源效率低下的問題，傳輸資料需要消耗能源和時間。為理解決這個問題，研究人員開發了一種新型的電腦記憶體設計，可類似於人腦的突觸處理方式，同時大大提高效能和降低能源消耗。
新技術介紹
這項新技術是由劍橋大學的研究團隊領導開發的，使用了半導體工業中已經使用的材料──氧化鉿化鎢（hafnium oxide）以及微小的自組裝屏障，使電子能夠透過。這種改變電阻的方法使得電腦記憶體裝置既能進行訊息處理又能儲存記憶，從而可能開發出密度更大、效能更高且能源消耗更低的電腦記憶體裝置。
研究結果發表在《Science Advances》雜誌上。研究人員發現，在加入鋇（barium）的氧化鉿化鎢薄膜中，一些垂直的富含鋇的結構開始形成，這些結構可以透過，而周圍的氧化鉿化鎢保持無結構狀態。在這些結構與裝置接觸的地方，形成了一個能量阻隔，電子可以穿過。研究人員能夠控制這個阻隔的高度，從而改變複合材料的電阻。相較於只有兩種狀態的傳統記憶體，這種方法可以令材料具有多種狀態。
與其他需要昂貴高溫加工方法的複合材料不同，這種氧化鉿化鎢複合材料可以在低溫下進行自組裝。該複合材料表現出高水平的效能和均勻性，對於下一代記憶體應用非常有前景。
潛在應用
這項技術不僅對節能非常有價值，同時也對效能提升具有重要意義。基於連續狀態的記憶體裝置可以儲存更多的訊息，這意味著它們可以小型化並提高效能。這一突破有望推動著資料儲存技術的發展，並在人工智慧和機器學習領域發揮重要作用。研究人員表示這項技術可以像大腦中的突觸一樣工作，同時儲存和處理訊息，對於快速增長的人工智慧和機器學習領域具有巨大潛力。
該研究團隊當前正在與業界合作進行更大範圍的可行性研究，以更清楚地理解高效能結構形成的過程。由於氧化鉿化鎢是半導體工業中已經使用的材料，研究人員表示很容易將其整合到現有的製造過程中。
結論
這項新型的電腦記憶體技術有望為資料驅動技術帶來革命性的變化。它具有節能、效能提升和高度均勻性的優勢，可以為全球節能和碳減排做出重要貢獻。在這個資料飢渴的世界中，新型的記憶體裝置可以填補現有技術的缺陷，實現記憶和處理訊息在同一地點的創新。這將促使更多科學家和工程師投入到記憶體技術的研究和開發中，並有望對資料儲存和計算方面的技術帶來巨大突破。
