像神经元那样运行 “记忆晶体管”可同时存储和处理信息

《自然》杂志2月22日在线发布的一项研究成果显示，美国西北大学科学家开发了一种被称为“记忆晶体管”的新型器件，能同时发挥存储器和信息处理功能，运行方式非常类似神经元。

计算机有单独的处理和存储单元，而大脑使用神经元来执行这两种功能。据物理学家组织网报道，凭借忆阻器和晶体管的组合特性，该新型器件包含多个端子，能像神经网络那样运行。

这项研究是在美国标准与技术研究院和国家科学基金会的支持下，在2015年的工作成果基础上展开的。那时，团队使用单层二硫化钼创建了一个三端门控可调忆阻器，以实现快速可靠的数字存储器存储。忆阻器是“记忆电阻器”的缩写，它是一种电流电阻器，可以“记住”以前施加于其上的电压。

现在，团队再次使用原子级薄的二硫化钼和明确的晶界，让其像木材纤维排列方式那样，在材料内排列成有序区域——晶粒，当施加大电压时，晶界促进原子运动，导致电阻变化。

由于二硫化钼只有原子级那么薄，容易受到施加电场的影响，这种特性使其很容易被制成晶体管。研究人员解释，与以往的忆阻器使用单个二硫化钼薄片不同，新型记忆晶体管使用多个小片组成连续多晶二硫化钼薄膜，能够在整个晶圆上从一个薄片器件扩展到多个器件。

当器件的长度大于单个晶体尺寸时，可以保证晶圆上每个器件都有晶界，因此大型器件阵列中可看到重复的、门控可调的忆阻响应。新论文中，团队实现了一个七端子设备，其中一个端子可以控制其他六个端子之间的电流。这与大脑中的神经元很相似，通常一个神经元与多个其他神经元相连。

目前，研究团队正努力使记忆晶体管更小、运行速度更快，还计划继续扩大生产。他们认为，记忆晶体管可以成为新神经形态计算的基础电路元件。