研究人员开发出可扩展的方法来集成超快二维闪存

Josiah02 · 发表于 2024-9-14 21:40:09

旨在处理大量数据的人工智能 (AI) 工具的广泛使用增加了对性能更佳的存储设备的需求。有助于满足 AI 计算需求的数据存储解决方案包括所谓的高带宽存储器，这种技术可以增加计算机处理器的内存带宽，加快数据传输速度并降低功耗。
目前最主要的在关机状态下仍能保存信息的存储解决方案（即非挥发性存储器），闪存虽然应用广泛，但现有的大多数闪存速度有限，无法最好地支持人工智能的运行。
近年来，一些工程师一直在努力开发能够更快、更高效地传输数据的超快闪存。二维 (2D) 材料已显示出制造这些性能更佳的存储设备的潜力。
虽然一些由剥离式二维材料组装而成的长通道闪存器件被发现具有超快的处理速度，但迄今为止，这些器件的可扩展集成仍具有挑战性。这迄今为止限制了它们的大规模商业化和部署。
复旦大学的研究人员最近发明了一种可扩展集成超快二维闪存器件的新方法。《自然电子学》杂志发表的一篇论文概述了这种方法，该方法被有效地用于集成 1,024 个闪存器件，成品率超过 98%。
江永波、刘春森及其同事在论文中写道：“二维 (2D) 材料可能用于制造超快闪存。然而，由于界面工程问题，超快非挥发性性能目前仅限于剥离的 2D 材料，并且缺乏短通道设备的性能演示。我们报告了一种可扩展的超快 2D 闪存集成工艺，可用于集成 1,024 个闪存设备，成品率超过 98%。”
为了制造超快闪存阵列，研究人员采用了多种加工技术，包括光刻、电子束蒸发、热原子层沉积、聚苯乙烯辅助转移技术和退火工艺。作为他们最近研究的一部分，他们将他们提出的方法应用于制造具有两种不同存储器堆栈配置的存储器，这两种配置都获得了高产量。
研究人员写道： “我们通过两种不同的存储器堆栈隧道势垒配置（HfO 2 /Pt/HfO 2和 Al 2 O 3 /Pt/Al 2 O 3）以及使用转移化学气相沉积生长的单层二硫化钼来说明这种方法。”
“我们还表明，超快闪存的通道长度可以缩小到 10 纳米以下，这低于硅闪存的物理极限。我们的 10 纳米以下设备提供非易失性信息存储（高达 4 位）和强大的耐用性（超过 10 5）。”
江、刘和同事进行的初步测试表明，他们的方法有望实现超快闪存的可扩展集成，并实现高产量。研究人员成功地将闪存的通道长度缩小到 10 纳米以下，并发现这些 10 纳米以下的设备仍然表现出超快的速度，最多可存储 4 位数据，并保持非易失性。
进一步的研究可以利用该团队提出的集成工艺来制造基于其他二维材料和不同存储器堆栈配置的闪存阵列。这些努力可能有助于未来大规模部署超快闪存设备。

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