美國和意大利研究人員10日在《自然·電子》雜志上發(fā)表研究報告稱，他們開發(fā)出一種基于反鐵磁材料的新型磁存儲器件，其體積很小，耗能也非常低，很可能有助于解決目前人工智能(AI)發(fā)展所遭遇的“內(nèi)存瓶頸”。

AI技術的快速發(fā)展有望改善醫(yī)療保健、交通運輸?shù)榷鄠€領域，但其巨大潛力的發(fā)揮要以足夠的算力為基礎，隨著AI數(shù)據(jù)集越來越大，計算機需要有更強大的內(nèi)存支撐。理想情況下，支持AI的存儲設備不僅要有與靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)一樣快的速度，還要有類似于動態(tài)隨機存儲器(DRAM)或閃存的存儲容量，更重要的是，它耗能要低。但目前還沒有滿足所有這些需求的存儲技術，這導致了所謂的“內(nèi)存瓶頸”，嚴重限制了當前AI的性能及應用。

為此，美國西北大學和意大利墨西拿大學的研究人員合作，將目標瞄向了反鐵磁材料。反鐵磁材料依靠磁性的有序自旋來完成數(shù)據(jù)存儲，所存數(shù)據(jù)也無法被外部磁場擦除。因其快速安全、耗能低，被視為存儲設備的潛力材料，而如何控制材料內(nèi)部磁序則成為目前的一個研究難點。

在新研究中，團隊使用了柱狀反鐵磁材料，這是以前科學家從未探索過的幾何形狀。研究表明，生長在重金屬層上的、直徑低至800納米的反鐵磁鉑錳(PtMn)柱，通過極低電流后可以在不同的磁態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。通過改變寫入電流的振幅，即可實現(xiàn)多級存儲特性。

研究人員指出，基于反鐵磁鉑錳柱制成的存儲器件僅為現(xiàn)有的基于反鐵磁材料存儲設備的1/10，而更重要的是，新型器件的制造方法與現(xiàn)有的半導體制造規(guī)范兼容，這意味著存儲設備制造商可以輕松采用新技術，而無需購買新設備。

研究人員指出，新型磁存儲器件很小，耗能很低，有望使反鐵磁存儲器走向?qū)嶋H應用，并幫助解決AI的“內(nèi)存瓶頸”問題。目前，他們正努力尋求進一步縮小設備尺寸，改善數(shù)據(jù)寫入耗能的方法，以盡快將新技術投入實際應用。

總編輯圈點

內(nèi)存一直是計算機增強實力的瓶頸，因為內(nèi)存要求讀寫速度快，又要穩(wěn)定。近幾十年，我們一直是用半導體造內(nèi)存，磁效應體用于讀取速度要求不高的硬盤。如果造出“磁內(nèi)存”，將大大拓展計算機的“腦容量”和“智力”。這一切以材料科學的進步為前提，產(chǎn)業(yè)先進離不開基礎科研投入。(記者劉海英)