電子工程研究的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是開(kāi)發(fā)高性能和高能效的計(jì)算設(shè)備，這意味著它們可以快速計(jì)算信息，同時(shí)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(chǔ)組件組合到一個(gè)設(shè)備中。

到目前為止，大多數(shù)計(jì)算設(shè)備都是由一個(gè)處理單元和一個(gè)物理上獨(dú)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(shè)備（稱為內(nèi)存中邏輯架構(gòu)）可以幫助顯著簡(jiǎn)化設(shè)備并降低其功耗。

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

湖南大學(xué)的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種基于二維范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的新型可重構(gòu)內(nèi)存邏輯架構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由通過(guò)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(shè)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(gòu)晶體管（即可以調(diào)節(jié)、切換和放大電信號(hào)的設(shè)備），也可以作為可重構(gòu)存儲(chǔ)器組件。

“我們報(bào)告了一種二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件，它既可以用作可重構(gòu)晶體管，也可以用作可重構(gòu)非易失性存儲(chǔ)器，并提供可重構(gòu)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(xiě)道。“該設(shè)備的架構(gòu)——稱為部分浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管——提供電荷捕獲和場(chǎng)調(diào)節(jié)單元。”

Sun 和她的同事創(chuàng)建的邏輯內(nèi)存設(shè)備被稱為部分浮柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (PFGFET)。它是使用石墨烯（充當(dāng)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(dú)特的設(shè)計(jì)，該設(shè)備可以很容易地重新配置和切換以執(zhí)行存儲(chǔ)器或晶體管功能。在最初的測(cè)試中，研究人員表明它在這兩個(gè)功能上都表現(xiàn)出色。

“當(dāng)作為晶體管運(yùn)行時(shí)，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(kāi)/關(guān)電流比，”Sun、Zhu、Yi 和他們的同事在他們的論文中寫(xiě)道。“當(dāng)作為存儲(chǔ)器運(yùn)行時(shí)，該設(shè)備可以在 p 型和 n 型存儲(chǔ)器之間切換，并表現(xiàn)出接近 10 8的擦除/編程比率。”

未來(lái)，該研究團(tuán)隊(duì)提出的新邏輯輸入內(nèi)存架構(gòu)可用于創(chuàng)建各種高性能電子設(shè)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(lái)制造門(mén)以執(zhí)行線性和非線性二元運(yùn)算，但它們最終可以應(yīng)用于更廣泛的計(jì)算和運(yùn)算模式。

研究人員在他們的論文中解釋說(shuō)：“我們使用這些設(shè)備來(lái)制造互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體電路，以及具有原位存儲(chǔ)的線性和非線性邏輯門(mén)，以及設(shè)備高效的半加器電路。”

審核編輯 ：李倩