上世纪60年代,英特尔公司创始人之一戈登·摩尔提出了闻名的摩尔定律:集成电路上可包容的晶体管数目,约每隔18个月便会添加一倍,功用也将进步一倍。可是,芯片的进一步小型化遇到越来越多的技能约束。在传统硅芯片技能上所能获得的前进遭到物理规律和资金的约束也越来越严峻,有人以为看到了集成电路技能的天花板,所以便开端轻狂地对摩尔大叔说三道四。
可是,据美国《纽约时报》8月30日报导,美国莱斯大学和惠普公司的科学家陈述称,他们在忆阻器的研制上获得了新的开展,扫清了横亘在计算机存储器微型化路途上的一些妨碍,让计算机存储器能够持续朝着微型化的方向一路小跑,续写摩尔定律的一起也有望给消费电子范畴带来严重改造。
忆阻器:更小更强壮
忆阻器又叫回忆电阻,是一种被迫电子元件,忆阻器被以为是电路的第四种根本元件,仅次于电阻器、电容器及电感元件。忆阻器在关掉电源后,仍能’回忆’经过的电荷。两组忆阻器能产生与晶体管相同的功用,但更为细微。2008年,惠普实验组的组长斯坦·威廉姆斯宣告,他们制作出了第一个忆阻器。
美国莱斯大学的研讨人员在美国化学学会最新出书的《纳米快报》杂志上指出,他们现已成功地制作出了牢靠的小型数字开关——忆阻器(memristor),其尺度远远小于传统制作办法制作出的规划,其宽度仅为5纳米。而在2005年,英特尔公司总裁克瑞格·贝瑞特在英特尔信息技能峰会上曾表明,传统工艺’想象到达的极限’是5纳米,逾越这个极限,将遭受电流走漏等难题。
更重要的是,这项技能前进运用了二氧化硅(二氧化硅是芯片工业的柱石)而不是其他新型资料,因而,也为其进一步商业化铺平了路途。莱斯大学的科学家表明,坐落德州的新式公司PrivaTran现已运用这项技能制作出了实验性的芯片,这些芯片能够存储和检索信息。
这些芯片现在只是能够存储1000个字节,可是,假如新技能到达其出资者的预期,具有同现在最大容量的磁盘驱动器适当容量才能的芯片有望于5年内面世。
虽然早在2008年,惠普公司就宣告现已研制出了忆阻器,可是,其大规划的商业化出产仍是一个问题。由于芯片规划公司在其现有电路上的出资现已十分巨大,出产根据忆阻器的开发工具和规划将花费更多,由于整个架构都必须重新考虑。因而,忆阻器技能的开展方向和开展速度,既是一个技能问题,也是一个商业问题。
不过,惠普公司今日宣告,它将同一家首要的半导体制作商展开商业协作,研制忆阻器相关的技能并进行商业化的出产,在未来10年让芯片的存储密度到达十分高的高度。
几年来,惠普公司一向声称,其忆阻器能够同传统的存储器技能进行PK,而该公司最新发布的技能让其底气更足。惠普以为,它能够规划出一个能够与闪存竞赛的忆阻器设备,在2013年前将存储密度进步到达20GB/平方英寸,到达闪存的两倍。
计算机及消费电子方面的顾问公司EnvisioneeringGroup的总裁理查德·多歌提表明:’假如人们能够真实完成这样的技能,在一块芯片上就能够存储几百部电影。这些成果具有十分重要的含义,他们能够证明摩尔定律依然卓有成效。’
相变存储器:续写摩尔定律
在芯片的研制上,除了持续走小型化的路线外,其他公司也另辟蹊径,研制其他赋有竞赛力的存储技能。
比方,IBM公司和英特尔公司正在绞尽脑汁研制的相变存储器(PCM)即为其一。相变存储器(PCM)是一个实验性的内存技能,其具有非易失性的功用,不同于闪存,PCM能够以更小的尺度来制作。
PCM运用具有共同行为的硫化玻璃,当给予其特定的热能,能够使它在晶态和非晶态之间切换,PCM便是运用硫化玻璃在晶态和非晶态之间巨大的导电性差异来存储数据。
这些公司以为,相变存储器是最赋有远景的技能之一,是未来的开展方向,其具有高存取速度、高容量、非易失性、工艺简略和多值化远景好等首要优势,将逐渐替代闪存、磁盘等。
英特尔院士兼回忆体技能开发总监艾尔·法齐奥表明,PCM将续写摩尔定律的神话,但一起也还面临着一些问题。现在PCM的最大问题是本钱和容量。PCM需求运用加热电阻来使相变资料产生相变,工艺越先进,单元越精密,对加热元件的操控要求也越高,发热带来的影响也越大,发热和较大的耗电量可能会约束PCM的进一步开展。
三维芯片:未来任重而道远
也有公司将目光投向了三维芯片,也便是将晶体管选用必定的办法叠加在一起以添加存储密度。
据国外媒体报导,2007年,IBM宣告在制作环境中完成了一种打破性的芯片堆叠技能,此举为制作三维芯片扫清了妨碍。这种被称为’穿透硅通道(through-siliconvias)’的技能能够大大缩小不同芯片组件之间的间隔,然后规划出速度更快、体积更小和能耗更低的体系。
IBM的这项打破完成了从二维芯片规划到三维芯片堆叠的改变,将传统上并排安装在硅圆片上的芯片和内存设备以堆叠的办法彼此叠加在一起,终究完成了一种紧凑的组件层状结构,大大减小了芯片的体积,并进步了数据在芯片上各个功用区之间的传输速度。
别的,芯片制作商们也研制出了许多办法,让单个芯片来存储更多的信息。可是,从久远的视点来看,这些办法还远远不够。
虽然莱斯大学和惠普力推的忆阻器技能被以为是芯片工业杀出的一匹’黑马’,可是,莱斯大学的研讨人员表明,他们将持续推动其研制作业,消除他人的置疑,由于业界人士一向以为二氧化硅是绝缘体,无法应用在芯片上。莱斯大学的纳米技能专家吉姆·图尔表明,半导体工业需求严厉对待最新的研讨。