研究小组发现可将存储芯片容量提升1000倍的方法，可将线幅缩小至0.5纳米工艺？

据韩媒报道，韩国技术信息部宣布该国的一个研究小组发现了一种将存储芯片的存储容量提高 1000 倍的方法，同时提高了利用 0.5 纳米工艺技术的可能性。

蔚山国立科学技术学院（Ulsan National Institute of Science and Technology，UNIST）能源与化学工程教授李准熙及其团队已将这一发现发表在国际学术期刊《科学》上，并引起了同行及半导体行业的关注。

韩国研究团队发现了只需改变电压，就能在每个原子上储存信息的新概念存储器半导体原理。可以比现在增加 1000 倍以上的信息储存容量，而且可以原封不动地使用现有的半导体材料，被评价为商用化的可能性很高。蔚山科学技术院能源及化学工学部李俊熙（音译）教授团队随后表示，开发出了可以将半导体材料使用的氧化铪半导体的储存容量增加 1000 倍的技术。这相当于将 3 万部高清晰度（HD）电影的 500 太字节储存到指甲大小材料的水平。

图 1：比较当前（左）和新（右）FeRAM 的示意图

研究团队将目光聚焦在了可以代替现有 DRAM 或 NAND 闪存的新一代候选“铁电体存储器（FRAM）”。FRAM 是利用加电后原子位置发生变化的“铁电体”现象记录信息并进行读取的原理。即使关掉电源，信息仍然保存完好，记录和清除信息的速度比闪存快 1000 倍。

但是 FRAM 的缺点是，为了储存信息，只要移动原子，原子之间的力量就会使数千个原子同时移动，因此很难缩小线幅。要想储存一个信息，需要 20 纳米以上，比拥有数纳米线幅的现有半导体大得多。因此，FRAM 的商用化比 Flash 内存慢。

研究团队发现，如果对铁电体物质氧化铪施加 3∼4V 的电压，原子之间的力量就会断裂。将原子相互捆绑在一起的相互作用瞬间消失后，每个原子都可以自由移动。超级计算机分析结果显示，施加电压后，氧化铪中的 4 个氧原子会成对交换位置。4 个氧气原子的长度只有 0.5 纳米。这意味着理论上可将线幅缩小至 0.5 纳米。

现有半导体的最小线幅减少到了 5 纳米。此次发现在理论上可以进一步减少到十分之一以下。李教授说：“像钢琴键盘一样，在不影响其他原子的情况下，可以对每个原子进行个别调节，也可以将它们组合起来储存大量的新信息”，“在相同的空间里储存了 1000 倍以上的信息。”

李教授表示：“在超集成半导体领域，为确保世界性竞争力打下了基础”，“在原子中储存信息的技术，在不分裂原子的情况下成为半导体产业最后的储存技术的几率很高。”