新的研究表明，通过用相变材料取代硅，计算机处理信息的速度可以比目前的计算机快1000倍。

 

目前计算机处理器和存储器的尺寸和速度限制可以通过用“相变材料”(pcm)取代硅来克服，它们能够在十亿分之一秒内，在具有不同电态的两种结构相之间进行可逆切换——一种是导电的晶体状结构相，另一种是绝缘的玻璃状结构相。富登录测速

 

基于pcm的器件的建模和测试表明，逻辑处理操作可以在非易失性存储单元中使用特定的超短电压脉冲组合执行，这在硅基器件中是不可能的。

 

在这些新设备中，逻辑运算和存储器是同时放置的，而不是像硅基计算机那样是分开的。这些材料最终可能使处理速度比目前平均的笔记本电脑快500到1000倍，同时消耗更少的能源。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

 

这种处理器由来自剑桥大学、新加坡A*STAR数据存储研究所和新加坡科技与设计大学的研究人员设计，使用一种基于硫族化合物玻璃的PCM，利用适当的电压脉冲，它们可以在短短半纳秒(十亿分之一秒)内熔化和再结晶。富登录测速

 

大多数电脑、手机和平板电脑的计算都是由硅基逻辑设备完成的。用于存储这些计算结果的固态存储器也是基于硅的。“然而，随着对更快计算机的需求持续增长，我们正迅速达到硅的能力极限，”剑桥大学化学系的斯蒂芬·艾略特教授说，他领导了这项研究。

 

以前，提高计算机能力的主要方法是通过逐步减小设备的尺寸来增加逻辑设备的数量，但是当前设备架构的物理限制意味着这将很快变得几乎不可能继续下去。

 

目前，基于硅的最小的逻辑和存储设备大约有20纳米大小——大约比人的头发细4000倍——并且是分层结构的。的设备是由更小的为了增加它们的数量在一个芯片,最终层之间的差距会如此之小的电子存储在某些地区的flash非易失性存储设备将能够隧道的设备,导致数据丢失。PCM器件可以克服这种尺寸限制，因为它们已经被证明可以在大约2纳米的范围内工作。

 

在不增加逻辑器件数量的情况下提高处理速度的另一种选择是增加每个器件可以执行的计算数量，这在硅器件上是不可能的，但研究人员已经证明了PCM逻辑/存储器件可以进行多重计算。

 

pcm首次开发于20世纪60年代，最初用于光存储设备，如可重写dvd。现在，它们开始被用于电子内存应用，并开始在一些智能手机产品中取代基于硅的闪存。

 

PCM器件最近被证明可以在内存中执行逻辑也有缺点:目前，它们不能以与硅相同的速度执行计算，而且它们在开始的非晶阶段缺乏稳定性。

 

然而,剑桥大学和新加坡的研究人员发现,通过执行逻辑运算过程反过来,从结晶相,然后融化的吸附细胞执行逻辑操作,材料更加稳定和有能力执行操作要快得多。

 

现有pcm的内在切换或结晶速度约为10纳秒，这使得它们适合于取代闪存。通过进一步提高速度，达到不到1纳秒(剑桥和新加坡的研究人员在2012年证明了这一点)，他们有一天可以用一种非易失性PCM取代需要不断刷新的计算机动态随机存取存储器(DRAM)。

 

在一个以硅为基础的系统中，信息到处乱转，既耗费时间又耗费精力。“理想情况下，我们希望信息在同一个地方生成和存储，”新加坡科技与设计大学的德斯蒙德·洛克博士说，他是这篇论文的第一作者。“硅是短暂的:信息生成、通过并必须存储在其他地方。但是使用PCM逻辑设备，信息会停留在产生它的地方。”