執(zhí)行任何形式的信息處理的所有數(shù)字設(shè)備不僅需要處理單元，還需要可以臨時(shí)保存所執(zhí)行操作的輸入，部分結(jié)果和快速存儲(chǔ)器的輸出。在計(jì)算機(jī)中，此內(nèi)存稱為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或DRAM。DRAM的速度非常重要，可能對(duì)系統(tǒng)的整體速度產(chǎn)生重大影響。另外，降低存儲(chǔ)設(shè)備的能量消耗近來(lái)已成為實(shí)現(xiàn)高度節(jié)能計(jì)算的熱門話題。因此，許多研究都集中在測(cè)試新的存儲(chǔ)技術(shù)以超越常規(guī)DRAM的性能上。

存儲(chǔ)芯片中最基本的單元是存儲(chǔ)單元。每個(gè)單元通常通過(guò)采用并保持兩個(gè)可能的電壓值之一來(lái)存儲(chǔ)一位，該電壓值對(duì)應(yīng)于所存儲(chǔ)的值“0”或“1”。單個(gè)單元的特性在很大程度上決定了整個(gè)存儲(chǔ)芯片的性能。具有高速和低能耗的更簡(jiǎn)單，更小的單元將是將高效計(jì)算帶入下一個(gè)層次的理想選擇。

東京理工大學(xué)的一支由TaroHitosugi教授和學(xué)生YukiWatanabe領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，最近在這一領(lǐng)域達(dá)到了新的里程碑。這些研究人員以前曾受固態(tài)鋰離子電池設(shè)計(jì)的啟發(fā)開(kāi)發(fā)出一種新穎的存儲(chǔ)設(shè)備。它由三層由鋰，磷酸鋰和金制成的固體層組成。該電池組本質(zhì)上是一個(gè)微型低容量電池，可以用作存儲(chǔ)單元。它可以在表示一個(gè)比特的兩個(gè)可能值的充電和放電狀態(tài)之間快速切換。然后，金與鋰結(jié)合形成厚合金層，增加了從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)所需的能量。

在他們的最新研究中，研究人員使用鎳代替金創(chuàng)建了類似的三層存儲(chǔ)單元。他們期望使用鎳會(huì)得到更好的結(jié)果，因?yàn)殒嚥灰着c鋰形成合金，這將降低開(kāi)關(guān)時(shí)的能耗。他們生產(chǎn)的存儲(chǔ)設(shè)備比上一個(gè)要好得多。它實(shí)際上可以保持三個(gè)不同的電壓狀態(tài)，而不是兩個(gè)，這意味著它是一個(gè)三值存儲(chǔ)設(shè)備。Hitosugi教授解釋說(shuō)：“該系統(tǒng)可以看作是具有三種充電狀態(tài)的極低容量的薄膜鋰電池。”這是一個(gè)非常有趣的功能，對(duì)于三值內(nèi)存實(shí)現(xiàn)具有潛在優(yōu)勢(shì)，這可能會(huì)提高區(qū)域效率。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，在鎳和磷酸鋰層之間形成了非常薄的氧化鎳層，并且該氧化層對(duì)于器件的低能耗開(kāi)關(guān)至關(guān)重要。氧化物層比以前的器件中形成的金鋰合金的氧化物層薄得多，這意味著這種新型“微型電池”電池的容量非常低，因此可以通過(guò)施加微小電流在三種充電狀態(tài)之間快速輕松地切換。Hitosugi教授說(shuō)：“極低的能耗潛力是該設(shè)備最顯著的優(yōu)勢(shì)。”

更高的速度，更低的能耗和更小的尺寸都是未來(lái)存儲(chǔ)設(shè)備的高度要求特征。該研究小組開(kāi)發(fā)的存儲(chǔ)單元是朝著更加節(jié)能和更快的計(jì)算邁進(jìn)的非常有前途的墊腳石。