内存芯片中的幽灵高速公路——闪电般快速AI的秘密电子捷径

浦项工业大学（POSTECH）的一项重大突破可能会极大地提高人工智能的速度和设备效率。

研究人员首次破译了电化学随机存取存储器（ECRAM）的工作原理，他们使用一种特殊的技术，即使在极端温度下也能观察到内部电子的行为。这种隐藏的机制 —— 氧气空位就像电子的捷径 —— 可以解锁更快的人工智能系统和更耐用的智能手机、笔记本电脑和平板电脑。

浦项工业大学突破：提高人工智能效率

随着人工智能（AI）的不断发展，浦项工业大学（POSTECH）的研究人员取得了一项突破，可以显著提高人工智能技术的速度和效率。

浦项工科大学材料科学与工程系和半导体工程系的Seyoung Kim教授和Hyunjeong Kwak博士与IBM T.J. Watson研究中心的Oki Gunawan博士合作，首次揭示了电化学随机存取存储器（ECRAM[1]）的隐藏操作机制。ECRAM被认为是推进人工智能的下一代技术。他们突破性的发现最近发表在著名的《自然通讯》杂志上。

揭示ECRAM的隐藏机制

随着人工智能能力的增长，对更快、更有效的数据处理的需求也在增长。传统的计算架构将数据存储（“内存”）与数据处理（“处理器”）分开，这导致了严重的效率低下，需要在两个单元之间不断传输数据，并且消耗时间和能量。为了解决这个问题，研究人员一直在探索一种名为“内存计算”的新方法。

“内存计算”可以直接在内存中进行计算，消除数据移动，实现更快，更高效的操作。ECRAM是实现这一概念的关键技术。ECRAM设备使用离子运动存储和处理信息，允许连续的模拟类型数据存储。然而，了解其复杂的结构和高阻氧化物材料仍然具有挑战性，严重阻碍了商业化。

ECRAM：为内存计算提供动力

为了解决这个问题，研究小组开发了一种使用氧化钨的多端结构化ECRAM器件，并应用了“平行偶极线霍尔系统”，能够观察到从超低温（-223°C，50K）到室温（300K）的内部电子动力学。

他们首次观察到，ECRAM内的氧空位会产生浅施主态（~0.1eV），有效地形成电子自由移动的“捷径”。ECRAM不是简单地增加电子量，而是固有地创造了一个促进电子传输的环境。至关重要的是，即使在极低的温度下，这种机制也保持稳定，证明了ECRAM器件的坚固性和耐用性。

揭示超低温下的电子捷径

浦项工科大学教授Seyoung Kim强调说：“这项研究从实验上阐明了ECRAM在不同温度下的转换机制，具有重要意义。这项技术的商业化可以提高人工智能的性能，延长智能手机、平板电脑和笔记本电脑等设备的电池寿命。”

注释：

ECRAM（电化学随机存取存储器）：一种电化学存储装置，其通道电导率根据通道内离子的浓度而变化。这种行为允许模拟存储器状态的表达。该装置具有由源极、漏极和栅极组成的三端结构。通过对栅极施加电压，控制离子运动，并通过源极和漏极读取通道电导率。

平行偶极线霍尔系统，PDL霍尔系统：由两个圆柱形偶极磁体组成的霍尔测量系统。当一块磁铁旋转时，另一块也会自动旋转，从而产生强大的叠加磁场。这种结构允许在观察内部电子行为时提高灵敏度。

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