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06-17
近日，浙江大学信息与电子工程学院赵毅教授课题组研发出一种低成本新型存储器和低功耗。
这项工作基于可产业化的半导体集成电路制造工艺，将显着提高数据交换速度，降低网络芯片的制造成本，从而从理论上为“万物互联”奠定基础。
同时，数据还可以被“贴上标签”，为未来的物联网社会增添更多想象空间。
该研究的第一作者为浙江大学信息与电子工程学院硕士生张毅，通讯作者为青年千人计划候选人赵毅教授。
内存，顾名思义，是一种存储信息的设备，内容寻址内存是其中的一种特殊类型。
在早期的芯片中，当输入一个网络地址时，需要通过大量的搜索找到对应的接口，然后才能进行数据访问。
在这一系列“蝌蚪找妈妈”式的匹配过程中，效率很低；而内容寻址存储器就像是让存储在其中的大量被搜索到的“青蛙妈妈”喊出它们的名字，从而实现快速搜索和配对。
如何让搜索过程更高效、更短，是科学家们关注的重要问题。
要开发“记忆二极管”来缩短搜索时间，首先要记住更多、记住更好。
普通忆阻器是典型的非易失性存储，但问题是普通忆阻器的数据输入和输出没有分端口，因此电路容易出现紊乱和干扰。
如何使当前路径单向？研究人员从生物突触单向传递的特性中找到灵感，防止信息干扰；他们希望基于常用的具有类似单向传输特性的二极管等电子器件来实现相应的功能。
那么如何将不能单向的忆阻器和可以单向的二极管结合起来呢？通过大量实验，研究小组发现了半导体材料——锗。
多年来，赵毅课题组对锗在逻辑器件中的应用进行了深入的研究和探索。
这次，他们利用锗独特的表面特性，在锗表面生长忆阻材料，形成一种新器件，赵毅的研究团队将其称为“记忆二极管”。
赵毅说：“我们课题组研发的这款新器件，可以用一个器件来实现原本需要电路的功能。
”这种新器件大大减小了芯片面积，用于手机等设备的小型化。
在电子设备中，这种缩小可以“释放”大量空间来实现其他功能。
赵毅的研究团队只需要两个存储二极管即可组成一个存储单元，将使用面积减少了十分之几。
实现多而小，如何快速实现呢？常见的IP地址由多个字段组成。
传统的“二态比较”是从0和1两个维度进行一对一的搜索和比较。
这种二态比较在小规模数据中并没有表现出任何劣势，但是当数据达到一定程度上，说明了“手工”普遍低效。
三态对比可见其优势。
它通过 0、1 和 3 个维度来增强比较覆盖范围，并通过存储二极管的“开”和“关”状态来组合和实现，从而加快数据的流动，有助于加快整体速度。
互联网速度。
赵毅表示，当一个地区只有一两部手机联网时，这种加速可能不会那么明显，但当人口密集时，它的优势就能显现出来。
物联网社会中的“标签” 目前芯片存储技术主要有两类。
第一类是易失性存储，如计算机内存，但断电后数据会立即消失；第二种是非易失性存储，比如U盘可以保存数据10年，写入后不需要额外的能量。
浙江大学研制的由存储二极管阵列组成的三态寻址存储器，由于原来的忆阻器是非易失性的，整个寻址存储器在休眠状态下几乎不消耗能量。
并且由于施工方法更加简单，其生产成本也比原来大大降低。
科学家们利用这两个优势展望了他们开发的新设备的未来应用。
例如，这种存储技术还可以提高计算机领域科学家对“大数据”的处理能力。
通过对数据进行“标记”，将使搜索更加方便。
“现有的IP地址实际上是一种标签，你可以选择通过IP将某些数据传输到某个地方。
”赵毅表示，“如果只是用现在的技术，给每一个数据进行标记都是有成本的，必须要过这个门槛，而开发的由存储二极管阵列组成的三态寻址存储器不需要考虑成本”一点也不。
”该研究论文被International Symposia on VLSI Technology and Circuits接收，该会议是集成电路领域的顶级国际会议，在国际集成电路学术界和业界享有较高的学术地位和广泛的影响力。
这也是浙江大学学者首次在《超大规模集成电路技术与电路研讨会》上发表论文，该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金委的支持。
浙江大学新闻办公室。
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