实际上，所有执行信息处理的数字设备不仅需要一个处理单元，还需要一个快速的存储器，它可以暂时保存所执行操作的输入、部分结果和输出。在计算机中，这种内存称为动态随机访问内存(DRAM)。DRAM的速度是非常重要的，对系统的整体速度有很大的影响。此外，降低存储设备的能耗已成为实现高效节能计算的热点。因此，许多研究集中在测试新的存储技术，以超越传统DRAM的性能。
存储芯片中最基本的单元是它的存储单元。每个单元通常通过采用并保持两个可能的电压值中的一个来存储单个位，这两个电压值分别对应于“0”或“1”的存储值。单个单元的特性在很大程度上决定了整个存储芯片的性能。更简单、更小、速度更快、能耗更低的电池是将高效计算带入下一阶段的理想选择。
由Hitosugi教授和学生渡边由纪(Yuki Watanabe)领导的东京理工大学的一个研究小组最近在这方面达到了一个新的里程碑。受固体锂离子电池设计的启发，这些研究人员此前开发了一种新型的存储设备。它由锂、磷酸锂和金三层固体组成。这个栈本质上是一个小型的低容量电池，作为一个存储单元;它可以在表示位的两个可能值的充放电状态之间快速切换。然而，黄金与锂结合形成一层厚厚的合金，这就增加了从一种状态转换到另一种状态所需的能量。
在他们最新的研究中，研究人员用镍而不是金创造了一个类似的三层记忆细胞。他们希望使用镍能得到更好的结果，因为它不容易与锂形成合金，这将导致转换时更低的能源消耗。他们生产的存储设备比以前的要好得多;它实际上可以保持三个不同的电压状态，而不是两个，这意味着它是一个三值存储设备。“这个系统可以被看作是一个极低容量的薄膜锂电池，具有三种充电状态，”Hitosugi教授解释说。这是一个非常有趣的特性，对于三值内存实现来说，它具有潜在的优势，可以提高区域效率。
研究人员还发现，镍在镍层和磷酸锂层之间形成了一层非常薄的氧化镍层，而这层氧化镍层对于设备的低能开关至关重要。氧化层比在他们之前的设备中形成的金锂合金薄得多，这意味着这种新的“迷你电池”电池容量非常低，因此可以通过施加极小的电流快速、轻松地切换状态。“极低能耗的潜力是这种设备最值得注意的优点，”Hitosugi教授说。
更快的速度、更低的能源消耗和更小的体积都是未来存储设备的高度要求的特性。这个研究小组开发的记忆细胞是一个非常有前途的踏脚石，它将使计算变得更节能、更快。
——文章发布于2019年11月22日
