• 上海微系統所成功研制世界上最小尺寸的相變存儲單元

    當今數據生產呈現爆炸式增長,傳統的馮·諾依曼計算架構已成為未來繼續提升計算系統性能的主要技術障礙。相變隨機存取存儲器(PCRAM)可以結合存儲和計算功能,是突破馮·諾依曼計算構架瓶頸的理想路徑選擇。它具有非易失性、編程速度快和循環壽命長等優點。然而,PCRAM中相變材料與加熱電極之間的接觸面積較大,造成相變存儲器操作功耗較高,如何進一步降低功耗成為相變存儲器未來發展面臨的最大挑戰之一??s小加熱電極尺寸是降低功耗的關鍵。 石墨烯納米帶(GNR)是一種準一維的石墨烯納米結構,其具有超高載流能力(>109 A/cm2),且熱穩定性高,可以用作相變存儲器的加熱電極。 中國科學院上海微系統與信息技術研究所研究員宋志棠、王浩敏組成聯合研究團隊,首次采用GNR邊緣接觸制備出目前世界上最小尺寸的相變存儲單元器件。7月18日,相關研究成果以《通過石墨烯納米帶邊界接觸實現相變存儲器編程功耗最小化》(Minimizing the programming power of phase change memory by using graphene nanoribbon edge-contact)為題,在線發表在《先進科學》(Advanced Science)上。 研究團隊采用石墨烯邊界作為刀片電極來接觸相變材料,可實現萬次以上的循環壽命。當GNR寬度降低至3 nm,其橫截面積為1 nm2,RESET電流降低為0.9 μA,寫入能耗低至~53.7 fJ。該功耗比目前最先進制程制備的單元器件低近兩個數量級,幾乎是由碳納米管裂縫(CNT-gap)保持的原最小功耗世界紀錄的一半。同時,GNR作為加熱電極且充當半導體溝道材料,可在2.5 MHz的時鐘頻率下實現D型觸發器的時序邏輯功能。 這是目前國際上首次采用GNR邊緣接觸實現極限尺寸的高性能相變存儲單元,器件尺寸接近相變存儲技術的縮放極限,實現了超低功耗、高編程速度、出色的高/低電阻比,并展現出良好穩定性/耐用性。該新型相變存儲單元的成功研制代表了PCRAM在低功耗下執行邏輯運算的進步,為未來內存計算開辟了新的技術路徑。研究工作得到國家自然科學基金委員會、國家重點研發計劃、中科院戰略性先導科技專項和上海市科學技術委員會等的支持。

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    08-05

    清華大學朱宏偉課題組綜述 | 石墨烯材料在人工智能中的最新進展

    自人類進入計算機時代,隨著信息技術的發展(硬件的進步和算力的增強),人們一直在努力制造能夠模擬人類智能以實現高效問題解決和任務決策的機器,由此引入了“人工智能”的概念?;凇榜T·諾伊曼”架構的傳統計算機是解決結構化問題的理想平臺,但其信息處理依賴于處理器和存儲單元之間頻繁的數據傳輸,不可避免地限制了其計算效率且增大了能量損耗。相比之下,人腦是一種高效的生物計算系統,以超低的能量消耗實時處理非結構化數據。模擬生物大腦是使人工智能達到更高水平的唯一途徑,包括軟件(機器學習模型)和硬件(神經形態器件)兩種模擬方式。石墨烯等二維材料的出現極大地推動了低維材料的革命性發展。因具有優異的光、電、熱、磁等特性和成熟的晶片尺寸單晶制備工藝,石墨烯是當前研究最為廣泛和深入的二維材料,在人工智能的基礎研究和應用發面均展現出了極大的潛力。   清華大學材料學院朱宏偉課題組綜述了石墨烯等材料在機器學習和神經形態器件等方面的最新研究進展,相關論文發表在 Advanced Intelligent Systems 上。文章首先介紹了機器學習的基本方法和常見模型,從“軟件”(深度學習模型)和“硬件”(神經形態器件,如人工突觸和人工神經元)兩方面論述了人工神經網絡的差異,生物突觸的結構和工作原理以及神經形態器件中人工突觸的仿生原理和基本評價指標。隨后,總結了機器學習在石墨烯的性能(電學、力學、熱學等)預測、結構(原子級結構、尺寸和形狀)預測、反向設計(成分、結構)和傳感器任務識別(化學物質識別、動作識別、3D成像)等方面的應用案例。綜述了基于石墨烯的人工突觸的兩種構建方法和基本原理,介紹了石墨烯基晶體管和憶阻器的最新進展。最后,分析了石墨烯材料在人工智能應用中存在的問題及面臨的挑戰,對其未來應用前景進行了展望。

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    07-31

    廈門大學胡晟/李玉良院士/石墨烯之父Andre Geim《自然·通訊》:具有快速和選擇性氣體滲透的石墨二炔納米多孔膜

    基于二維(2D)材料制成的多孔膜因其在分離技術中的潛在用途而備受關注。與顯示流速與膜厚度成反比的傳統3D膜相比,這種興趣是由于原子級厚度意味著非??焖俚姆肿訚B透。為了證明這種最終的快速滲透性,已經深入探索了具有相對較大孔的二維膜。經典的Knudsen理論很好地描述了該方案,并允許適度的選擇性,該選擇性源于具有不同分子量的氣體的熱速度差異。近年來,為了在2D晶體中創建納米孔,通常使用自上而下的制造方法在最初不可滲透的2D材料中引入納米級缺陷。雖然目前對準二維膜控制氣體滲透和分離的機制仍然知之甚少,但憑借2D材料獨特的優勢,預計基于2D材料的納米多孔膜可提供高選擇性的氣體傳輸以及極高的滲透性。

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    07-26

    上科大物質學院劉健鵬課題組在摩爾石墨烯體系的關聯物態和非線性光學響應方面取得重要進展

    近日,上??萍即髮W物質學院劉健鵬課題組在轉角雙層石墨烯摩爾超晶格體系中的關聯絕緣態、密度波態和非線性光學響應等方面取得重要進展,相關成果發表于物理學科知名期刊《物理評論快報》(PhysicalReviewLetters)。二維材料的發展始于石墨烯——這一蜂窩狀六角晶格的單層碳原子材料,其單層呈現出半金屬的電子性質。當兩層石墨烯堆疊在一起,并互相扭轉一個“魔角”角度(1.05度附近)時,體系就會出現

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    07-18

    Nature Nanotechnology-硅光子學 | 相變材料+石墨烯

    硅光子學Siliconphotonics,正在跨越從實驗室研究發展到現實世界的產業應用,并有可能改變許多現有技術,包括光學神經網絡和量子信息處理。這些應用的一個關鍵要素是,以超低編程能量工作的可重新配置開關,這對于傳統的熱光或自由載波開關來說,是極具有挑戰性的命題?;谙嘧儾牧蟨hase-changematerials,PCM非易失性可編程硅光子學的最新進展,為零靜態功率的高能效光子開關,提供了強

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    07-10

    Viritech Apricale 氫超級跑車首次亮相,使用石墨烯增強氫壓力容器

    零排放的1000公斤以下的Apricale超級跑車24日在Goodwood的速度節上首次亮相。工程公司Viritech推出了其745kW氫動力超級跑車,該車由意大利汽車設計專家Pininfarina設計。這輛超級跑車將以約260萬美元的價格限量出售,預計將于2024年初交付。然而,Apricale主要打算作為Viritech氫燃料電池技術的演示工具,它計劃將其提供給第三方公司,用于FCEV乘用車、

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    07-02

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