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通過局域電場調控錳氧化物納米線,實現邏輯存儲一體的非馮諾依曼架構器件
2019-04-09 08:00   審核人:

傳統基于馮諾依曼架構的電子器件,由于其存儲器與邏輯器分離,使得存儲器與運算器之間的數據傳輸成為影響系統性能的瓶頸,大大限制了計算機的性能。因此開發新型電子器件,將存儲與邏輯運算集于同一器件單元,是未來發展高性能計算機亟待解決的問題。近些年已經有大量的工作致力于研究存算一體架構的器件、體系和材料等,例如將邏輯運算應用于阻變存儲器、相變存儲器、磁阻式存儲器和鐵電存儲器等新型存儲器中,然而,在這一類存儲器中,都是利用電流操縱實現邏輯運算,大大增加了器件的功耗。同時由于傳統自旋電子學器件復雜的化學界面,大大降低了自旋注入與輸運效率,導致無法有效的進行邏輯運算。

我院教師江鳳仙副教授與合作者利用脈沖激光沉積技術在SrTiO3基片上外延生長了強關聯復雜氧化物La0.85Ca0.15MnO3 (LCMO)薄膜,通過微納加工技術,在薄膜樣品中制備了不同寬度納米線,并在納米線兩側制備了N(N≥3)對側柵電極。通過純電壓操控,不僅實現了三比特存儲,同時也實現了布爾邏輯“非”、“與非”和“或非”操作,不僅大大降低了能耗,同時還將存儲和邏輯運算集于同一器件。在此研究體系中,還有望通過施加脈沖電壓,通過脈沖累計效應,實現加減法、因式分解等復雜的邏輯運算,從而為實現非馮諾依曼架構的計算機體系提供切實可行的路徑。相關研究成果發表于Adv. Electron. Mater., 5, 1900020 (2019)。  



1 基于LCMO納米線器件的多態存儲和“非”邏輯運算示意圖

 

 

 

 

 

 

 

 

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