藍色巨人又來了！IBM今天宣布在原子級別的材料科學上取得重大突破，據此可造出全新非易失性存儲和邏輯芯片，功耗也會比現在的硅芯片大大降低。這一成果已于昨天發表在了《科學》雜志上。

就像我們無數次提及的那樣，摩爾定律下的半導體材料和技術發展正在加速接近硅的物理和性能極限，迫切需要全新的方案來繼續提升性能、降低功耗。

IBM的科學家發現，通過在氧化物-液體界面插入、移除電場驅動的氧離子，可以讓金屬氧化物在絕緣體、導體兩種狀態之間進行可逆轉換。試驗顯示，如果一個本身絕緣的氧化物材料變成導體狀態，即便是移除設備供電之后，材料依然可以維持金屬態。

這種非易失性的屬性意味著，基于這種現象的芯片可以更高效地存儲、傳輸數據，而且是事件驅動(event-driven)的，不需要用持續的電流維持設備狀態。

IBM在其中使用了帶正電的離子液體電解質作為絕緣氧化物材料，也就是二氧化釩(VO2)，成功將其變成了金屬導體，并且一直維持著這種狀態，直到用了帶負電的離子液體電解質，它才回到原始的絕緣狀態。

事實上，這種狀態轉換研究已經進行了很多年，但不同于以往的是，IBM發現在電場中，氧離子向金屬氧化物的注入和移除才是氧化物材料狀態變化的關鍵。之前還有研究用溫度和外部壓力將導體變成絕緣體，但都不具備實用價值。

IBM研究院院士Stuart Parkin博士指出：“在原子級別尺度上的理解力和控制力讓我們可以開發出新的材料和設備，運行原理和如今的硅材料技術完全不同。現在的設備都要充電，而未來的只需要微弱的離子電流就能實現物質狀態的可逆控制，據此可以打造出全新的移動設備。在三維架構上應用這種創新概念可以避免IT行業遭遇技術瓶頸。”

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左側是典型離子液體柵極設備的光學圖像，柵極電極和氧化物通道上有一滴離子液體。金色方塊是通過引線與設備接觸的襯墊。右側是局部放大圖，顯示了通道(褐黃色)和黃金電觸點(亮黃色)。左右兩個觸點分別是源極、漏極觸點，另外四個則是測量電阻。