《納米快報》：美科學家開發出寬度5納米憶阻器

　　上世紀60年代，英特爾公司創始人之一戈登·摩爾提出了著名的摩爾定律：集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。然而，芯片的進一步小型化遇到越來越多的技術局限。在傳統硅芯片技術上所能取得的進步受到物理法則和資金的限制也越來越嚴重，有人以為看到了集成電路技術的天花板，于是便開始輕狂地對摩爾大叔說三道四。

　　然而，據美國《紐約時報》8月30日報道，美國萊斯大學和惠普公司的科學家報告稱，他們在憶阻器的研制上取得了新的進展，掃清了橫亙在計算機存儲器微型化道路上的一些障礙，讓計算機存儲器可以繼續朝著微型化的方向一路小跑，續寫摩爾定律的同時也有望給消費電子領域帶來重大革新。

　　憶阻器又名記憶電阻，是一種被動電子元件，憶阻器被認為是電路的第四種基本元件，僅次于電阻器、電容器及電感元件。憶阻器在關掉電源后，仍能“記憶”通過的電荷。兩組憶阻器能產生與晶體管相同的功能，但更為細小。2008年，惠普實驗組的組長斯坦·威廉姆斯宣布，他們制造出了第一個憶阻器。

　　美國萊斯大學的研究人員在美國化學學會最新出版的《納米快報》（Nano Letter）雜志上指出，他們已經成功地制造出了可靠的小型數字開關——憶阻器（memristor），其尺寸遠遠小于傳統制造方法制造出的規模，其寬度僅為5納米。而在2005年，英特爾公司總裁克瑞格·貝瑞特在英特爾信息技術峰會上曾表示，傳統工藝“設想達到的極限”是5納米，超越這個極限，將遭遇電流泄漏等難題。

　　更重要的是，這項技術進步使用了二氧化硅（二氧化硅是芯片工業的基石）而不是其他新型材料，因此，也為其進一步商業化鋪平了道路。萊斯大學的科學家表示，位于德州的新興公司PrivaTran已經使用這項技術制造出了實驗性的芯片，這些芯片能夠存儲和檢索信息。

　　這些芯片現在僅僅能夠存儲1000個字節，但是，如果新技術達到其投資者的預期，擁有同現在最大容量的磁盤驅動器相當容量能力的芯片有望于5年內問世。

　　雖然早在2008年，惠普公司就宣布已經研發出了憶阻器，但是，其大規模的商業化生產還是一個問題。因為芯片設計公司在其現有電路上的投資已經十分龐大，生產基于憶阻器的開發工具和設計將花費更多，因為整個架構都必須重新考慮。因此，憶阻器技術的發展方向和發展速度，既是一個技術問題，也是一個商業問題。

　　不過，惠普公司宣布，它將同一家主要的半導體制造商開展商業合作，研發憶阻器相關的技術并進行商業化的生產，在未來10年讓芯片的存儲密度達到非常高的高度。

　　幾年來，惠普公司一直宣稱，其憶阻器能夠同傳統的存儲器技術進行PK，而該公司最新公布的技術讓其底氣更足。惠普認為，它可以設計出一個可以與閃存競爭的憶阻器設備，在2013年前將存儲密度提高達到20GB/平方英寸，達到閃存的兩倍。

　　計算機及消費電子方面的顧問公司Envisioneering Group的總裁理查德·多歌提表示：“如果人們能夠真正實現這樣的技術，在一塊芯片上就可以存儲幾百部電影。這些成就具有非常重要的意義，他們可以證明摩爾定律仍然行之有效。”

　　在芯片的研發上，除了繼續走小型化的路線外，其他公司也另辟蹊徑，研發其他富有競爭力的存儲技術。

　　比如，IBM公司和英特爾公司正在殫精竭慮研發的相變存儲器（PCM）即為其一。相變存儲器（PCM）是一個實驗性的內存技術，其具有非易失性的性能，不同于閃存，PCM可以以更小的尺寸來制作。

　　PCM使用具有獨特行為的硫化玻璃，當給予其特定的熱能，可以使它在晶態和非晶態之間切換，PCM就是利用硫化玻璃在晶態和非晶態之間巨大的導電性差異來存儲數據。

　　這些公司認為，相變存儲器是最富有前景的技術之一，是未來的發展方向，其具有高存取速度、高容量、非易失性、工藝簡單和多值化前景好等主要優勢，將逐步取代閃存、磁盤等。

　　英特爾院士兼記憶體技術開發總監艾爾·法齊奧表示，PCM將續寫摩爾定律的神話，但同時也還面臨著一些問題。目前PCM的最大問題是成本和容量。PCM需要使用加熱電阻來使相變材料發生相變，工藝越先進，單元越精細，對加熱元件的控制要求也越高，發熱帶來的影響也越大，發熱和較大的耗電量可能會限制PCM的進一步發展。

　　也有公司將目光投向了三維芯片，也就是將晶體管采用一定的方式疊加在一起以增加存儲密度。

　　據國外媒體報道，2007年，IBM宣布在制造環境中實現了一種突破性的芯片堆疊技術，此舉為制造三維芯片掃清了障礙。這種被稱為“穿透硅通道（through-silicon vias）”的技術可以大大縮小不同芯片組件之間的距離，從而設計出速度更快、體積更小和能耗更低的系統。

　　IBM的這項突破實現了從二維芯片設計到三維芯片堆疊的轉變，將傳統上并排安裝在硅圓片上的芯片和內存設備以堆疊的方式相互疊加在一起，最終實現了一種緊湊的組件層狀結構，大大減小了芯片的體積，并提高了數據在芯片上各個功能區之間的傳輸速度。

　　另外，芯片制造商們也研發出了很多方式，讓單個芯片來存儲更多的信息。但是，從長遠的角度來看，這些方法還遠遠不夠。

　　盡管萊斯大學和惠普力推的憶阻器技術被認為是芯片工業殺出的一匹“黑馬”，但是，萊斯大學的研究人員表示，他們將繼續推進其研發工作，消除別人的懷疑，因為業界人士一直認為二氧化硅是絕緣體，無法應用在芯片上。萊斯大學的納米技術專家吉姆·圖爾表示，半導體工業需要嚴肅對待最新的研究。