重组计算机芯片：晶体管现在可以处理和存储信息

 
计算机芯片使用两个不同的设备来处理和存储信息。如果工程师可以将这些设备组合成一个设备或彼此相邻放置，那么芯片上将有更多的空间，从而使其更快，更强大。
普渡大学的工程师已经开发出一种方法，用于处理信息的数百万个微型开关(称为晶体管)也可以将该信息存储为一个设备。
该方法在《自然电子》上发表的一篇论文中进行了详细介绍，它通过解决另一个问题来实现这一目标：将晶体管与比大多数计算机中使用的性能更高的存储技术相结合，称为铁电RAM。
研究人员数十年来一直试图将两者整合在一起，但是问题发生在铁电材料和硅(构成晶体管的半导体材料)之间的界面上。相反，铁电RAM作为片上的独立单元运行，从而限制了其使计算效率大大提高的潜力。
由Peide Ye，Richard J.和Mary Jo Schwartz普渡大学电气与计算机工程教授带领的团队发现了如何克服硅与铁电材料之间致命的敌对关系。
“我们使用了具有铁电特性的半导体。这样，两种材料就变成一种材料，而您不必担心接口问题，” Ye说。
结果就是所谓的铁电半导体场效应晶体管，其构建方式与目前在计算机芯片上使用的晶体管相同。
α硒化铟铟材料不仅具有铁电特性，而且还解决了由于所谓的“带隙”而通常充当绝缘体而不是半导体的常规铁电材料的问题，这意味着电流无法通过通过并且没有计算发生。
α-硒化铟的带隙小得多，这使得该材料成为半导体而不会丧失铁电性能。
普渡大学电气与计算机工程博士后研究员孟维思(Mengwei Si)对该晶体管进行了构建和测试，发现其性能可与现有的铁电场效应晶体管相媲美，并且可以通过更优化来超越它们。 Sumeet Gupta，普渡大学电气与计算机工程系助理教授，博士。候选人Atanu Saha提供了建模支持。
Si和Ye的团队还与佐治亚理工学院的研究人员合作，将α-硒化铟建立在称为铁电隧穿结的芯片上的空间中，工程师可以利用该空间来增强芯片的功能。该团队于12月9日在2019 IEEE国际电子设备会议上介绍了这项工作。
过去，研究人员无法建立高性能的铁电隧道结，因为它的宽带隙使材料太厚，无法通过电流。由于α-硒化铟的带隙小得多，因此该材料的厚度仅为10纳米，从而允许更多的电流流过。
叶说，更大的电流可使器件面积缩小至几纳米，从而使芯片更致密，更节能。较薄的材料-甚至可以减小到原子层的厚度-也意味着隧道结两侧的电极可以小得多，这对于构建模拟人脑网络的电路很有用。