電子工程研究的一個關鍵目標是開發(fā)高性能和高能效的計算設備，這意味著它們可以快速計算信息，同時消耗很少的能量。一種可能的方法是將執(zhí)行邏輯操作的單元和存儲組件組合到一個設備中。

到目前為止，大多數(shù)計算設備都是由一個處理單元和一個物理上獨立的內(nèi)存組件組成的。創(chuàng)建一種可以有效執(zhí)行這兩種功能的設備（稱為內(nèi)存中邏輯架構）可以幫助顯著簡化設備并降低其功耗。

雖然目前提出的一些邏輯內(nèi)存架構取得了可喜的成果，但大多數(shù)現(xiàn)有解決方案都存在實際限制。例如，已發(fā)現(xiàn)某些設備不穩(wěn)定、不可靠或僅適用于特定用例。

湖南大學的研究人員最近開發(fā)了一種基于二維范德華異質(zhì)結(jié)構的新型可重構內(nèi)存邏輯架構，該結(jié)構由通過弱范德華相互作用結(jié)合在一起的孤立原子層組成。他們的設備在Nature Electronics上發(fā)表的一篇論文中介紹，它既可以作為可重構晶體管（即可以調(diào)節(jié)、切換和放大電信號的設備），也可以作為可重構存儲器組件。

“我們報告了一種二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構器件，它既可以用作可重構晶體管，也可以用作可重構非易失性存儲器，并提供可重構邏輯內(nèi)存功能，”Xingxia Sun、Chenguang Zhu、Jiali Yi 及其同事在他們的論文中寫道?！霸撛O備的架構——稱為部分浮柵場效應晶體管——提供電荷捕獲和場調(diào)節(jié)單元?！?/p>

Sun 和她的同事創(chuàng)建的邏輯內(nèi)存設備被稱為部分浮柵場效應晶體管 (PFGFET)。它是使用石墨烯（充當所謂的浮柵）、六方氮化硼(hBN) 和二硒化鎢 (WSe 2 ) 制造的。

由于其獨特的設計，該設備可以很容易地重新配置和切換以執(zhí)行存儲器或晶體管功能。在最初的測試中，研究人員表明它在這兩個功能上都表現(xiàn)出色。

“當作為晶體管運行時，該器件可以在 p 型和 n 型模式之間切換，并表現(xiàn)出 64 mV dec–1的亞閾值擺幅和接近 10 8的開/關電流比，”Sun、Zhu、Yi 和他們的同事在他們的論文中寫道?！爱斪鳛榇鎯ζ鬟\行時，該設備可以在 p 型和 n 型存儲器之間切換，并表現(xiàn)出接近 10 8的擦除/編程比率。”

未來，該研究團隊提出的新邏輯輸入內(nèi)存架構可用于創(chuàng)建各種高性能電子設備，顯著降低其功耗。到目前為止，Sun 和她的同事成功地使用他們創(chuàng)建的 PFGFET 來制造門以執(zhí)行線性和非線性二元運算，但它們最終可以應用于更廣泛的計算和運算模式。

研究人員在他們的論文中解釋說：“我們使用這些設備來制造互補金屬氧化物半導體電路，以及具有原位存儲的線性和非線性邏輯門，以及設備高效的半加器電路?！?/p>

審核編輯 ：李倩