南加州大学研发出700℃耐高温新型存储器

存储器 网络 QIN 2026-04-03 14:16

传统硅基芯片在超过200℃的环境下便会性能骤降甚至彻底失效,这一“热极限”长期制约着航天、能源、汽车等高温场景下的电子系统发展。近日,南加州大学的研究团队成功研发出一种能够在700℃极端高温下稳定运行的新型存储器件,有望打破这一瓶颈,相关成果已发表于国际顶级期刊《科学》。

芯片在高温下失效的根源在于:热量会驱动顶层金属原子穿过中间绝缘层迁移至底层,形成永久性短路。而石墨烯的引入彻底改变了这一局面。由于石墨烯与钨之间特殊的表面化学特性,漂移过来的钨原子无法在石墨烯表面附着,从而从根本上杜绝了短路路径的形成。

该器件的核心技术是忆阻器,一种兼具数据存储与计算功能的纳米级电子元件。研究团队通过界面工程优化,将其设计为“三明治”结构:顶层采用熔点最高的金属钨,中间层为耐高温的氧化铪陶瓷,底层则是仅一个原子厚度的石墨烯。

这一巧妙设计带来了惊人的性能表现。在实验室测试中,该器件在700℃高温下持续运行超过50小时,数据保持未出现任何退化;同时,它承受了超过10亿次开关操作,依然稳定可靠。更值得关注的是,700℃仅仅是测试设备的极限,器件本身并未显现出性能上限。

这项技术的应用前景十分广阔。在航天领域,它有望让探测器在金星表面(温度高达460℃以上)实现长期工作——此前人类最长的金星探测器仅存活了127分钟。此外,它还可用于核反应堆监控、地热钻探、汽车电子等高温环境。在人工智能领域,忆阻器所具备的“存算一体”能力,可大幅降低功耗、提升运算速度。

有趣的是,这项突破源于一次“意外”。研究负责人杨建华(Joshua Yang)教授坦言:“就像大多数伟大的发现一样,这是偶然的。”团队原本试图利用石墨烯构建另一种设备,却在测试中意外发现了这种结构在极端温度下的惊人稳定性。目前,该器件仍处于实验室原型阶段,距离商用产品还有较长的路要走。不过,研究团队已联合创立初创公司TetraMem,致力于推动相关技术的产业化进程。

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