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分子存储器: 低成本的选择?

导读:
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     从上个世纪80年代开始,分子电子学已经成为很多猜想和越来越多的研究的焦点(如今很大程度上归为大量纳米科技成果的一部分)。有机材料被认为有巨大的发展潜力,比如用蛋白质作为开关,这跟现在的晶体管相差无几。在理论上,不使用硅,而以蛋白质为基础的存储器是可以发展的。
     当然,这至今没有变成现实。依照ZettaCore 公司创始人和董事Randy Levine的说法,这类开关的主要的问题是他们不能维持很久,而且速度“相当的慢”。他补充道:“它们并不工作,即便在合适的模式之下。”
     但是,分子电子学仍然具有潜力。ZettaCore公司正在使分子电子学应用于存储器的一种新方法商业化。这种方法基于电荷存储,和当今所用的方法相似,并且与传统CMOS工艺相兼容。区别在于,电荷是存储在分子中,而不是体材料中。“你可以认为这种存储单元和现有的存储单元原理上是一致的,因为晶体管都是作为开关和电容存在的。” Levine说道:“它们的区别在于电容的存储电荷方式,一个是利用分子存储电荷,而另一种是在氧化物上的体材料电荷存储。”
     ZettaCore公司投资2300万美金,已经构造出了平面存储单元组成的兆比特的存储阵列(见图)。据Levine称,在同样面积条件下,新结构存储的电荷是常规单元存储电荷的10倍。“我们已经可以让这个兆比特量级的存储阵列工作,现在,我们正在致力于将各个工艺进行整合,使得它不仅仅用来证明这个方案的功能性,并且可以实现规模生产。”至于这项技术多久可以真正的应用到产品中,更多的取决于公司的发展合作伙伴而非技术本身。但他也表示,公司正准备在今年的晚些时候和合作伙伴共同设计产品。

     ZettaCore的技术主要集中在利用特殊设计的分子来存储数据。这些被称为多卟啉纳米结构的分子和叶绿素以及自然界中存储或者传输电荷的分子都很相似。按照ZettaCore的设计,这些分子可以长时间的保存信息。此外,这些分子的工作稳定、可重复,并且是完全可逆的。“在分子级上,我们所作的工作,就是在分子上加上电压,然后它们氧化或者放出电子,这就形成了一个单元,” Levine说道,“之后你可以将单元断开,带正电荷的分子可以根据设计保持一段时间,这取决于我们是如何设计分子的。你可以判断到它是不是在那里。”
     Levine介绍说,这种方法的优点之一是可以自然的缩小。与传统的存储有所不同,ZettaCore的分子存储特性不会随着存储单元尺寸缩小而发生我们不希望的变化。相比之下,传统半导体体材料会产生我们不希望有的效应,比如信号图像的漂移和电荷大量的损失,这些都使得存储单元很难正常工作。而ZettaCore的分子存储在最小的光刻节点下都可以保持工作特性。并且每个分子都可以被设计成存储多位信息并保持较长的时间。“分子级的特性都不会改变。所有体材料的效应都不会起作用,” Levine说道,“此外存储电荷的密度优于现在大家所用材料的10到1000倍。这意味着当构造存储单元的时候,你实际上可以用20nm甚至更小的平面单元,并且不需要建立沟槽和堆栈来的得到需要的存储量。”
     这种方法的另一个优点是它可以利用标准的CMOS工艺。“目前的事实是人们在半导体产业固有设备上已经投入了数以万亿的资金,所以不可能在很短的时间内把它丢弃,” Levine解释道,“很大程度上讲,人们正沿着现有的做电子器件的方式在进行工作。”
     ZettaCore工艺和传统工艺的一个区别是:在用常规工艺制作的硅片上,使用已经在制造中广泛应用的喷雾和浸渍的工艺,分子利用化学力在预先确定的区域进行自组装。在自组装过程中,每个存储单元中会有几千到十万个分子。
来源:半导体国际   作者:  2005/7/5 0:00:00
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