中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所副研究員饒峰和同事研發(fā)出一種全新的相變材料——鈧銻碲合金，可在不到1納秒內(nèi)實現(xiàn)多晶態(tài)與玻璃態(tài)兩種相態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。發(fā)表在本周出版的《科學》雜志上的這一研究成果，突破了相變存儲器（PCRAM）的存儲速度極限，為實現(xiàn)我國自主通用存儲器技術奠定了基礎。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，計算機已經(jīng)變得更小、更快、更便宜，存儲性能繼續(xù)提升所面臨的挑戰(zhàn)也更加嚴峻。靜態(tài)／動態(tài)隨機存儲器（SRAM緩存／DRAM內(nèi)存）是與計算機中央處理器直接交換數(shù)據(jù)的臨時存儲媒介，可按需隨意取出或存入數(shù)據(jù)。本世紀初，科學家就已經(jīng)提出PCRAM是一種很有前途的新型非易失性存儲器，通過在兩種相態(tài)之間轉(zhuǎn)換，分別代表“0”和“1”進行存儲。

現(xiàn)有最普遍使用的相變材料是鍺銻碲合金（GST），為符合當今計算機的高速隨機存儲的需求，相態(tài)轉(zhuǎn)換必須在亞10納秒內(nèi)完成，而鍺銻碲合金的相變速度通常需要幾十至幾百納秒，太慢導致無法媲美或替代傳統(tǒng)的DRAM和SRAM存儲器。

饒峰和同事通過理論計算，向銻碲合金加入過渡族金屬，篩選出能在更高溫度下通過形成更加穩(wěn)定的鈧碲化學鍵加速晶核形成的鈧銻碲合金。他們還合成出這一新型相變材料，并通過實驗證明，新材料能在700皮秒（0．7納秒）內(nèi)快速完成晶體與玻璃態(tài)的相變可逆轉(zhuǎn)換。研究人員表示，這一速度提升，使得相變存儲器有望替代現(xiàn)有高速存儲器進入實用，未來將進一步助推計算機整體性能的大幅提升，向更快速、更低功耗、更長壽命方向發(fā)展。