與傳統(tǒng)的半導體充電方式不同的是，IBM科學家發(fā)現(xiàn)了一種使用微細離子電流給芯片充電的新方法。這種帶電分子流能夠模擬人腦運行的“事件驅(qū)動”的方式。相關(guān)研究成果發(fā)表在3月21日《科學》雜志上。
今天的計算機通常使用由CMOS工藝技術(shù)制成的半導體，這些芯片每隔兩年性能增加一倍，尺寸和成本則下降一半。但開發(fā)制造CMOS芯片的材料和技術(shù)正在迅速接近其物理和性能極限，因此亟待開發(fā)出新的技術(shù)解決方案來制造更高性能、更低功耗的設(shè)備。
IBM研究人員在材料特征化過程中，通過插入和刪除氧離子，首次將金屬氧化物從絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。實驗結(jié)果顯示，一旦材料成為導體，即使在設(shè)備電源關(guān)閉的情況下，非易失性內(nèi)存芯片仍將維持一個穩(wěn)定的金屬狀態(tài)。這種非易失性特性意味著，芯片可以更有效地以“事件驅(qū)動”的方式來存儲和傳輸數(shù)據(jù)，而不像硅那樣需要通過一個電流來持續(xù)充電和關(guān)閉。
為了實現(xiàn)這一突破，IBM研究人員將帶正電荷的離子液體電解質(zhì)運用于一種絕緣的氧化物材料，并成功地將該材料轉(zhuǎn)換為導電金屬。材料將保持其金屬狀態(tài)，直到帶負電荷的離子液體電解質(zhì)將其轉(zhuǎn)換回原來的絕緣狀態(tài)。金屬—絕緣體相變材料已經(jīng)存在并被研究了很多年，但與之前研究結(jié)論相反的是，IBM研究人員發(fā)現(xiàn)正是在金屬氧化物中去除和添加氧離子造成了材料狀態(tài)的改變。
