2007-09-18

奈米電腦儲存能以千倍速度檢索資料

Nanoscale computer memory retrieves data 1,000 times faster
http://www.physorg.com/news109253804.html

September 17, 2007

來自於賓州大學的科學家開發出奈米導線,能儲存電腦資料達 10 萬年,還能以比現有可攜式記憶裝置,如快閃記憶體(Flash memory)微型硬碟(micro-drives)快上 1000 倍的速度檢索資料,此外它所需的電力與空間都少於目前的記憶技術。

Ritesh Agarwal,材料科學與工程系助理教授,與同事開發出一種自我組裝的鍺銻碲(germanium antimony telluride)奈米線,一種相變(phase-changing)材料,能在非結晶態(amorphous)與結晶結構之間轉換,同時也是這種可讀寫電腦記憶的關鍵。

毋需使用傳統的微影術(lithography,這種遲鈍的、由上而下的製程需使用強烈化學藥物,常製造出無用的材料,且具有空間、尺寸與效率上的限制)就可完成直徑約 100 個原子之奈米裝置的組裝。相反的,研究者使用自我組裝,這是一種製程,在低溫下,經由奈米金屬催化劑的斡旋,其中的化學反應物會結晶,自然形成奈米線,直徑約 30-50 奈米,長度約 10 微米,而且可以將該記憶裝置在矽基質上組裝。

"我們以寫入電流振幅(write-current amplitude)測量所產生奈米線在非結晶與結晶態之間的切換速度、長期耐久性與資料檢索時間," Agarwal 說。

測試證實在編碼時有極低的耗電量(0.7mW per bit)。它們亦顯示出在資料寫入、抹除與檢索上(50 奈秒),要比傳統的快閃記憶體要快上 1000 倍,而且使用近 10 萬年後,其上的資料不會遺失,這一切都有可能讓 terabit(兆位元)以上的非揮發性記憶裝置密度成真。

"這種新型態的記憶,有潛力能革新我們共享資訊、傳輸資料甚至是身為消費者下載娛樂的方式," Agarwal 說。"這代表以海量方式改變我們存取資料的潛力。"

相較於其他記憶技術,例如快閃記憶,相變化記憶通常有快速讀寫的功能,更好的耐久性與更簡單的建構。挑戰在於利用傳統的微影技術減少相變化材料的大小而不會減損它們有用的特性。

自我組裝之相變化奈米線,一如賓州大研究者所創造的,以更少的電力運作,而且擴充很容易,對記憶處理提供一種有用的新策略,其功效比目前技術要大上好幾個數量級。

"想像一下,你能夠在一個小裝置中儲存數百部高解析度的電影,不用浪費任何時間在資料緩衝上就能夠下載、播放它們,或著,想像一下,當你毋需將作業系統傳送到作用中的記憶體時,你的筆記型電腦幾秒鐘之內就能開機完畢," Agarwal 說。

※ 相關報導:

* Highly-scalable nonvolatile and ultra-low power phase-change nanowire memory
http://www.nature.com/nnano/journal/v2/n10/full/nnano.2007.291.html
S-H. Lee, Y. Jung and R. Agarwal,
Nature Nanotechnology 2, 626 - 630 (2007)
doi:10.1038/nnano.2007.291
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