據物理學家組織網日前報道，IBM公司21日宣布了一項在分子層級的材料科學突破，從而為新型非易失性內存和邏輯芯片的研發鋪平了道路。與傳統的半導體充電方式不同的是，IBM科學家發現了一種使用微細離子電流給芯片充電的新方法。這種帶電分子流能夠模擬人腦運行的“事件驅動”的方式。相關研究成果發表在3月21日《科學》雜志上。

今天的計算機通常使用由CMOS工藝技術制成的半導體，這些芯片每隔兩年性能增加一倍，尺寸和成本則下降一半。但開發制造CMOS芯片的材料和技術正在迅速接近其物理和性能極限，因此亟待開發出新的技術解決方案來制造更高性能、更低功耗的設備。

IBM研究人員在材料特征化過程中，通過插入和刪除氧離子，首次將金屬氧化物從絕緣狀態轉變為導電狀態。實驗結果顯示，一旦材料成為導體，即使在設備電源關閉的情況下，非易失性內存芯片仍將維持一個穩定的金屬狀態。這種非易失性特性意味著，芯片可以更有效地以“事件驅動”的方式來存儲和傳輸數據，而不像硅那樣需要通過一個電流來持續充電和關閉。

為了實現這一突破，IBM研究人員將帶正電荷的離子液體電解質運用于一種絕緣的氧化物材料，并成功地將該材料轉換為導電金屬。材料將保持其金屬狀態，直到帶負電荷的離子液體電解質將其轉換回原來的絕緣狀態。金屬—絕緣體相變材料已經存在并被研究了很多年，但與之前研究結論相反的是，IBM研究人員發現正是在金屬氧化物中去除和添加氧離子造成了材料狀態的改變。（記者馮衛東）

總編輯圈點

這項新技術是用一種顛覆的方式解決芯片的能耗問題。它的亮點不在于對大腦的準確模擬，其主要目標是要向人腦的工作效率看齊——人腦是眾所周知的復雜，又是無可挑剔的節能——而神經學認為，這就是仰仗于人腦用“事件驅動”方式執行任務，它只跟隨當前時間點上出現的事件調動可用資源。IBM正是希望給芯片供電的新方式能效仿人腦，不用像傳統硅芯片那樣不時充電。如果說這項成果扭轉了人們對當前半導體制造過程的認知，應該不算過分。