密西根大學的研究人員與桑迪亞國家實驗室合作，最近宣布開發出新的非揮發性儲存架構。螢幕（電化學隨機存取記憶體）能夠在超過 600°C 的溫度下工作。這項技術創新是基於電化學過程與電池類似，它為太空探索、能源工業甚至航空等不同領域的新應用開闢了道路，更廣泛地說，為創建能夠在極端環境（尤其是高溫下）運行的系統開闢了道路。
ECRAM：受電池啟發的架構
與電腦記憶體與依賴電子運動的傳統技術不同，這項新技術利用帶負電的氧原子（即 O 陰離子）的運動2-。這種設計選擇是由電子對溫度變化的敏感性所驅動的：隨著溫度升高，電子流變得不可控，這可能導致資料遺失。另一方面，氧原子對熱的敏感性要低得多，這使得它們更適合高溫環境。
新記憶體使用兩層鉭，一層為氧化物半導體（TaOX）和另一個為金屬形式，由固體電解質隔開。由三個鉑電極控制的氧原子在這兩層之間的移動使得改變氧化鉭的氧濃度成為可能；這種電化學過程類似於電池的操作，其中電極透過控制離子流來調節充電和放電。
氧化鉭的氧氣濃度在資訊儲存中起著至關重要的作用：當氧濃度較高時，氧化鉭充當絕緣體。相反，低濃度會將其轉變為導體。這種在兩種不同電狀態之間切換的能力使得表示二進位語言的 0 和 1 成為可能。因此，氧原子在鉑電極協調的鉭層之間的轉移可以實現資訊的寫入和重寫。這種創新架構提供了在極端溫度下以非揮發性方式儲存資訊的可能性，為惡劣環境中的新應用開闢了道路。
這種新型內存在資料保留方面表現出卓越的性能。研究人員表示資訊可以在一定溫度下存儲600℃以上超過 24 小時，與其他高溫非揮發性儲存技術相當。該解決方案也比某些替代方案（例如鐵電記憶體或具有多晶鉑電極的奈米槽）更節能。另一方面，該技術的弱點之一在於其最低工作溫度，約為 250°C。為了克服這個缺點，研究人員正在考慮整合式加熱裝置，以便在記憶體投入使用之前達到工作溫度。
未來的主要挑戰之一將是增加這種新型記憶體的儲存容量：目前，該原型只能儲存一位資訊。研究人員估計，透過額外的開發工作，將有可能實現兆位元組或千兆位元組範圍的儲存容量。還有很長的路要走，但如果這項技術壯舉得以實現，它可以透過允許在以前無法訪問的條件下部署高效可靠的電子系統，從而徹底改變極端環境中的計算。
來源 ： Li 等人，設備 3 (2025)
