在現代的計算機內存技術(shù)里，速度和存儲的持久性猶如魚(yú)與熊掌不可兼得。RAM（隨機訪(fǎng)問(wèn)存儲）速度快，但是東西存放不久；硬盤(pán)或閃存則相反，東西可以存放很久，但是訪(fǎng)問(wèn)速度相對較慢。不過(guò)今天介紹的一種原型存儲設備卻打破了這種限制，這種設備通過(guò)電子存儲及與太陽(yáng)能電池相同的讀取技術(shù)的結合，實(shí)現了訪(fǎng)問(wèn)速度快、數據存放久及耗電低這三大優(yōu)點(diǎn)。

　　這項原型設備由加州大學(xué)伯克利分校的材料科學(xué)家 Ramamoorthy Ramesh 以及新加坡南洋大學(xué)的氧化材料專(zhuān)家 Junling Wang 聯(lián)合建造，他們采用的材料名為鐵酸鉍。

　　傳統的計算機內存中，信息是存放在保持有不同數量電荷的單元里的，每一個(gè)分別代表了二進(jìn)制的“1”或“0”。相比之下，鐵酸鉍卻用兩種極化狀態(tài)之一來(lái)表示那些數位，而且在電壓加載時(shí)進(jìn)行狀態(tài)切換，這種特性被稱(chēng)為鐵電性?；谄渌牧系木哂需F電性的 RAM 已經(jīng)投放市場(chǎng)了。這種 RAM 速度很快，但是應用卻沒(méi)有得到推廣。其中一個(gè)問(wèn)題是電信號往往讀出一個(gè)二進(jìn)制位就得刪掉一位，所以數據每次都要重寫(xiě)。隨著(zhù)時(shí)間的推移這會(huì )導致可靠性的問(wèn)題。

　　兩位研究人員意識到他們可以利用鐵酸鉍的另一項優(yōu)點(diǎn)來(lái)避免破壞性的內存讀取。2009 年，美國羅格斯大學(xué)的研究人員演示了這種材料對于可見(jiàn)光具有光電響應特性—即只要有光照到這種材料上它就會(huì )產(chǎn)生電壓。電壓的大小取決于材料所處的極化狀態(tài)，而且可以利用電極或晶體管讀取。至關(guān)重要的是，這種材料被光照射后并不會(huì )改變極性，所以存放在上面的數據也就不會(huì )被刪除掉。

　　為了測試光電型鐵電存儲器是否行得通，Ramesh 和 Wang 在金屬氧化物表面上鍍了一層鐵酸鉍膜，然后將其蝕刻為 4 條，在這四條蝕刻條上面他們又直角交叉搭上四根金屬條。交叉出來(lái)的 16 個(gè)方格每一個(gè)都充當了一個(gè)內存單元，而金屬和金屬氧化物則充當電極。研究小組利用電極來(lái)極化這些內存單元，然后用光線(xiàn)照射它們，結果發(fā)現它們生成了兩種電壓讀數，一正（1）一負（0）。

　　這些內存單元的讀寫(xiě)用時(shí)不到 10 納秒，而記錄這些數據的電壓只需 3 伏。相對而言，目前領(lǐng)先的非易失性 RAM 技術(shù)—閃存的讀寫(xiě)時(shí)間是其 10000 倍，而記錄所需電壓為 15V。

　　變小

　　主持羅格斯大學(xué) 2009 年那項研究的凝聚態(tài)物理學(xué)家 Sang-Wook Cheong 說(shuō)，這是鐵電廣生伏打效應朝著(zhù)技術(shù)應用邁出的重要一步。

　　半導體研究公司的材料專(zhuān)家 Victor Zhirnov 則說(shuō)，這項技術(shù)需要在小型化上取得更大突破才能具有競爭性。商用閃存的組件可以小至 22 毫微米，而這款原型所用的材料卻有 10 微米之寬。唯有把尺寸做小才能提高內存容量，從而降低造價(jià)。

　　Ramesh 說(shuō)，把原型設備做小不存在根本性的障礙，但是實(shí)踐性挑戰是有的。

　　此外，目前原型設備是整體照射的，這種做法顯然缺乏實(shí)用。但是設計出能逐個(gè)照射內存單元的系統是件麻煩事。因此工程師必須想辦法設計出可以單獨照射內存單元的光學(xué)組件。