科技日报记者 张梦然
韩国浦项科技大学团队在最新一期《自然·通讯》杂志上发表了下一代人工智能（AI）存储设备的突破性研究，揭示了电化学随机存取存储器（ECRAM）的工作机制。未来，这项技术有望显著提升智能手机、平板电脑和笔记本电脑等设备的AI性能，并延长电池使用寿命。这一进展标志着AI硬件向高效能、低能耗迈出了重要一步。
AI技术的发展对数据处理需求的指数级增长，而现有的计算系统将数据存储和处理分离，导致了大量的时间和能源消耗。为了解决这一问题，“内存计算”概念应运而生。它支持直接在内存中进行计算，从而消除了数据移动的需求，实现了更快、更高效的运算过程。ECRAM作为实现“内存计算”的关键技术，使用离子运动来存储和处理信息，允许连续的模拟型数据存储。
然而，理解ECRAM复杂结构及其高电阻氧化物材料的特性一直是个挑战，这限制了其商业化进程。为了应对这些挑战，研究团队设计了一种基于氧化钨的多端结构ECRAM器件，并利用“平行偶极线霍尔系统”，成功观察到了从超低温（-223℃，50K）到室温（300K）条件下ECRAM内部的电子动力学行为。这是首次发现ECRAM内的氧空位能够产生浅供体态，为电子提供了快速移动的“捷径”。
这项研究表明，ECRAM不仅增加了电子数量，更重要的是创造了一个促进电子传输的环境，即使在极低温度下也能保持稳定，显示了其出色的稳健性和耐用性。
该研究的重大意义在于通过实验详细阐明了ECRAM在不同温度下的开关机制，为ECRAM技术的商业化铺平了道路。
总编辑圈点
一般来说，计算机在处理数据时，需要频繁在内存和处理器间搬运数据，导致速度慢、耗电高。于是，“内存计算”的概念应运而生，它省去了数据搬运环节，直接在内存中进行计算。ECRAM正是实现“内存计算”的关键技术。此次，研究团队通过特殊实验装置，观察到ECRAM的电子动力学行为，阐明了其在不同温度下的运行机制。ECRAM的电子传输机制具有很强的适应性，这意味着其未来可在复杂环境中应用，具有商业化潜力。
