科技日報記者 張夢然
韓國浦項科技大學團隊在最新一期《自然·通訊》雜志上發表了下一代人工智能（AI）存儲設備的突破性研究，揭示了電化學隨機存取存儲器（ECRAM）的工作機制。未來，這項技術有望顯著提升智能手機、平板電腦和筆記本電腦等設備的AI性能，并延長電池使用壽命。這一進展標志著AI硬件向高效能、低能耗邁出了重要一步。
AI技術的發展對數據處理需求的指數級增長，而現有的計算系統將數據存儲和處理分離，導致了大量的時間和能源消耗。為了解決這一問題，“內存計算”概念應運而生。它支持直接在內存中進行計算，從而消除了數據移動的需求，實現了更快、更高效的運算過程。ECRAM作為實現“內存計算”的關鍵技術，使用離子運動來存儲和處理信息，允許連續的模擬型數據存儲。
然而，理解ECRAM復雜結構及其高電阻氧化物材料的特性一直是個挑戰，這限制了其商業化進程。為了應對這些挑戰，研究團隊設計了一種基于氧化鎢的多端結構ECRAM器件，并利用“平行偶極線霍爾系統”，成功觀察到了從超低溫（-223℃，50K）到室溫（300K）條件下ECRAM內部的電子動力學行為。這是首次發現ECRAM內的氧空位能夠產生淺供體態，為電子提供了快速移動的“捷徑”。
這項研究表明，ECRAM不僅增加了電子數量，更重要的是創造了一個促進電子傳輸的環境，即使在極低溫度下也能保持穩定，顯示了其出色的穩健性和耐用性。
該研究的重大意義在于通過實驗詳細闡明了ECRAM在不同溫度下的開關機制，為ECRAM技術的商業化鋪平了道路。
總編輯圈點
一般來說，計算機在處理數據時，需要頻繁在內存和處理器間搬運數據，導致速度慢、耗電高。于是，“內存計算”的概念應運而生，它省去了數據搬運環節，直接在內存中進行計算。ECRAM正是實現“內存計算”的關鍵技術。此次，研究團隊通過特殊實驗裝置，觀察到ECRAM的電子動力學行為，闡明了其在不同溫度下的運行機制。ECRAM的電子傳輸機制具有很強的適應性，這意味著其未來可在復雜環境中應用，具有商業化潛力。
