電子工程研究的一個關鍵目標是開發高性能和高能效的計算設備，這意味著它們可以快速計算信息，同時消耗很少的能量。一種可能的方法是將執行邏輯操作的單元和存儲組件組合到一個設備中。

到目前為止，大多數計算設備都是由一個處理單元和一個物理上獨立的內存組件組成的。創建一種可以有效執行這兩種功能的設備（稱為內存中邏輯架構）可以幫助顯著簡化設備并降低其功耗。

雖然目前提出的一些邏輯內存架構取得了可喜的成果，但大多數現有解決方案都存在實際限制。例如，已發現某些設備不穩定、不可靠或僅適用于特定用例。

湖南大學的研究人員最近開發了一種基于二維范德華異質結構的新型可重構內存邏輯架構，該結構由通過弱范德華相互作用結合在一起的孤立原子層組成。他們的設備在Nature Electronics上發表的一篇論文中介紹，它既可以作為可重構晶體管（即可以調節、切換和放大電信號的設備），也可以作為可重構存儲器組件。

“我們報告了一種二維范德瓦爾斯異質結構器件，它既可以用作可重構晶體管，也可以用作可重構非易失性存儲器，并提供可重構邏輯內存功能，”Xingxia Sun、Chenguang Zhu、Jiali Yi 及其同事在他們的論文中寫道。“該設備的架構——稱為部分浮柵場效應晶體管——提供電荷捕獲和場調節單元。”

Sun 和她的同事創建的邏輯內存設備被稱為部分浮柵場效應晶體管 (PFGFET)。它是使用石墨烯（充當所謂的浮柵）、六方氮化硼(hBN) 和二硒化鎢 (WSe 2 ) 制造的。

由于其獨特的設計，該設備可以很容易地重新配置和切換以執行存儲器或晶體管功能。在最初的測試中，研究人員表明它在這兩個功能上都表現出色。

“當作為晶體管運行時，該器件可以在 p 型和 n 型模式之間切換，并表現出 64 mV dec–1的亞閾值擺幅和接近 10 8的開/關電流比，”Sun、Zhu、Yi 和他們的同事在他們的論文中寫道。“當作為存儲器運行時，該設備可以在 p 型和 n 型存儲器之間切換，并表現出接近 10 8的擦除/編程比率。”

未來，該研究團隊提出的新邏輯輸入內存架構可用于創建各種高性能電子設備，顯著降低其功耗。到目前為止，Sun 和她的同事成功地使用他們創建的 PFGFET 來制造門以執行線性和非線性二元運算，但它們最終可以應用于更廣泛的計算和運算模式。

研究人員在他們的論文中解釋說：“我們使用這些設備來制造互補金屬氧化物半導體電路，以及具有原位存儲的線性和非線性邏輯門，以及設備高效的半加器電路。”

審核編輯 ：李倩