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2021年12月03日 | CEA-Leti发布新研究成果可在RRAM上存储能量
2021-12-03 来源：EEWORLD
CEA-Leti 提出了一种“新奇方法”，该方法有望显着推进电阻式 RAM (RRAM) 器件中的内存储能技术，该技术有望使这些器件既作为储能元件又可以作为内存，取决于施加的偏压。
内存能量是内存计算的补充，是 CEA-Leti 路线图中的重点。它可以显着减少能耗，因为基于 RRAM 的电池具有高度可扩展性和动态可分配性，并且它们可以放置在靠近处理器的内存块旁边。当处理器需要峰值功率（通常来自外部电源）时，将电源放置在靠近处理器的位置尤其有用。
这可以减少传输线上的功率消耗，同时提高了供电网络 (PDN) 的效率。除了显示出更高的能量和功率密度之外，CEA-Leti 提出的这个混合双行为器件还与 CMOS 制造工艺兼容。
CEA-Leti 的高级专家 Gaël Pillonet 表示：“我们的工作试图通过一种与最先进的解决方案完全不同的创新方法来满足节能计算的现代需求。这种能力非常有益，可以为附近的处理单元和内存提供本地化和高带宽的能量供应。我们的研究是关于在 RRAM 中实际实施纳米电池效应的第一份可行性报告，量化了能量和功率密度能力，并与当前最佳解决方案进行了比较。”
RRAM 被认为是下一代存储器的主要候选者，因为它在可扩展性、成本和 CMOS 工艺兼容性方面具有良好的性能。
研究结果发表在《先进电子材料Advanced Electronic Materials》最近的一篇论文“在RRAM中进行能量存储的应用In Memory Energy Application for Resistive Random-Access Memory”。
高能量和功率密度是由于研究中的 RRAM 器件依赖法拉第过程将信息存储在活动体积内，从而使提取的值（功率和能量密度）远远超过静电电容器，可与微型超级电容器相媲美。此外，该技术具有更大的可扩展性：电池尺寸显示面积低至 10-7 平方毫米，而不会损失储能能力，而超级电容器约为 10-3 平方毫米。这意味着该器件的可扩展性是占用空间最小的微型超级电容器的 104 倍。
RRAM 器件的小物理尺寸允许高能量可扩展性，它涉及一个亚纳米厚的介质来存储能量：典型的器件面积在 [0.1-1]10-7 mm2 的范围内，预计在不久的将来还可以继续缩小规模。
这些能源消耗削减、双行为设备的预计应用包括能源到内存（NAND 和 NOR 闪存）、能源到逻辑（物联网处理器）和神经拟态应用（突触技术）。
“我们的研究表明，与标准固态电池和微型超级电容器相比，RRAM 中的能量存储表现出类似于记忆效应的‘局部’特征，因此不会随着设备面积的增加而增加。”论文作者Paola Trotti 表示，“因此，减小样本的大小并将它们并联起来，应该可以实现更高的能量密度。此外，CMOS 兼容性支持其可以继续缩小，随着更先进的技术节点而增加。”
研究是第一步。未来的工作将旨在量化放电模式下的输出电压、库伦效率、实验能量和功率密度能力，以及处理内存/能量存储双重操作的适当外围电路。并且将探索优化内存和能源性能的新方案，以将该技术推向应用级别。
史海拾趣
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