在電子創新領域，美國賓夕法尼亞大學的研究人員取得了突破性的進步，該校一個研究團隊開發了一種非易失性存儲設備，能夠承受高達600°C的溫度——比當前商業常規存儲設備能夠忍受的溫度高出兩倍。這一進步不僅爲極端環境中強大的電子産品鋪平了道路，還有望徹底改變從航空航天到人工智能等行業，該研究最近發表在《自然電子》期刊上。

克服電子産品的熱屏障

通常，當電子設備暴露在極端高溫下時會受到嚴重限制。傳統的內存技術，如日常智能手機和計 算機中的內存技術，在200°C左右開始出現故障。但許多現代設備必須忍受的溫度條件往往遠遠超過這個溫度，給工程師和設計師帶來了重大挑戰。

該團隊新開發的存儲技術利用了一種被稱爲鐵電鋁氮化钪（AlScN）的新型材料。與在高溫下失去數據保留能力的傳統材料不同，AlScN允許設備在高達600°C的溫度下可靠地運行，這是在噴氣發動機或金星粗糙表面等高溫環境中使用的電子産品的關鍵要求。

內存設備設計的技術突破

這種存儲設備由金屬-絕緣-金屬（ metal-insulator-metal，MIM）結構組成，具有鎳和鉑層，中間夾有薄薄的、精確校准的AlScN鐵電層。這種成分至關重要，因爲它通過利用鐵電開關來確保設備在高溫下的功能，這對于能夠保持對數據存儲至關重要的獨特“開”和“關”狀態非常關鍵。

這些設備是在標准的4英寸硅片上制作的，使其與現有制造工藝兼容。然而，讓他們與衆不同的是他們的工作電壓。在600°C下，這些設備可以在15伏以下有效運行，確保與基于碳化硅的高溫邏輯技術的兼容性。此功能至關重要，因爲它允許該內存設備與旨在承受極端條件的高性能計算系統無縫集成。

展示耐用性和高性能

在實驗室測試中，這些高溫存儲設備表現出卓越的性能。它們可以在600°C下承受100萬次讀取周期，同時將可讀開斷率保持在1以上超過60小時。在這種極端條件下的這種穩定性和可靠性水平在內存技術領域是前所未有的。

首席研究人員強調了設備厚度的重要性。“在高溫下，粒子的行爲更不穩定。如果設備層太薄，它會迅速降解；太厚，你會失去高效的鐵電開關，”。通過幾個月的實驗，團隊找到了“金發美女（Goldilocks）”厚度(最佳厚度)，平衡了這些問題，優化了耐用性和功能。

爲高級應用程序鋪平道路

這種高溫存儲技術的潛在應用是巨大的。在地面上，它可以顯著提高用于高壓力工業環境（如深土鑽探或暴露于極端高溫的汽車系統）的傳感器和電子設備的可靠性和能力。此外，這項技術可能是太空任務的關鍵，在太空任務中，電子設備必須承受其他行星或天體的惡劣環境。

此外，這項技術有望在惡劣的條件下實現更複雜的計算形式。通過減少傳統計算架構中處理單元和內存分離造成的低效率，這些設備可以支持先進的人工智能應用程序，快速處理大量數據，而無需被高溫施加的通常物理約束困擾。

展望未來

這些高溫存儲設備的發展不僅僅是電子存儲的裏程碑，也是未來在惡劣環境中技術進步的燈塔。正如研究人員指出的，“從深土鑽探到太空探索，我們的高溫存儲設備可能會導致高級計算，而其他電子和存儲設備會步履蹒跚。”

將來，這些存儲設備與其他高性能計算系統的集成可以提高數據處理的速度、複雜性和效率，預報“內存增強計算”的新時代。這種方法可以爲在以前被認爲過于惡劣的環境中部署人工智能奠定基礎，開辟科學和技術的新領域。