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臺師大記憶體會發光 新材料打game工作不驚慌
新知
第1753期
臺師大記憶體會發光 新材料打game工作不驚慌
2021-10-06
【記者許如鎧綜合報導】記憶體負責數據儲存或是暫存的工作,在科技時代的日常扮演著極為重要的角色,舉凡電腦、手機等3C產品都有它的身影。臺師大光電工程研究所教授李亞儒率領團隊,與日本九州大學材料化學與工程研究所特聘教授玉田薫(Kaoru Tamada)合作,研發新世代發光記憶體,讓資料能同時以電子與光學的形式傳送,進一步改善傳輸與顯示效率。此研究成果於7月登上知名國際期刊《自然通訊》(Nature Communications)。 臺師大偕手九州大學開發新世代發光記憶體,於110年7月登上知名國際期刊《自然通訊》(Nature Communications)。 圖/李亞儒提供0與1是電腦最原始的基本語言,讓其能儲存與表達一切文字、影像、聲音等,也因此輸入、讀取這些語言的記憶體,成為數據資料與人類溝通的橋樑。現今較為普遍的是快閃記憶體,應用於電腦、隨身碟等,以及一般性資料存取。然而,它即便在讀、寫入時能以單一位元(註)進行,刪除卻是區塊抹除,有無法單一性刪除的弊病。而目前市場預期可成為替代品之一的可變電阻式記憶體(RRAM),是利用電阻的不同來表達0與1的位元數據。然其檢測電阻的手法容易限制運行效率,雖近年已有將RRAM與LED結合的產品出現,但兩元件各為不同材質,難以整合。註:位元(Bit),亦稱二進位制,表現0與1的基本單位。為克服整合困難,李亞儒表示,團隊轉向「鈣鈦礦量子點」,希望藉由根本問題「材料」,解決眼前障礙。透過控制外加電場,團隊證明RRAM元件與LED元件均可使用鈣鈦礦,換句話說材料即可整合,讓製程簡單化,前者能夠以電子方式進行數據寫入、刪除和讀取,後者則具高速光學傳輸特性,同步傳遞存取的記憶資訊。此外,團隊也在發光元件中善用量子點的特性,進一步控制光線波長,藉此讓發光的顏色有所不同,來即時判讀發光記憶體是處於0或1的記憶狀態。而這項研究最大的特點在於,突破以往電阻式記憶體用電判別0或1的位元訊號,改為更加直觀地以視覺判斷RRAM當下的狀態。並且,此研究作為把電子學和光子學兩者整合的新範例,同時也將鈣鈦礦材料的應用範疇大力拓展,可望在未來進一步突破運算速率,如避免設備延遲等問題。事實上,成功的背後參雜許多軼事,團隊成員光電所博士生嚴孟城表示,他們時常不眠不休地研究到半夜,一天大概只睡2到3小時就起床,有時還會被誤會成很早來學校,實則是還沒回家,「到最後實驗室的夥伴都會比較誰最苦命。」嚴孟城苦笑道。他也分享,台日的遠端合作也讓其中多了阻礙,雙方的想法難以即時交流,只能盡量透過時間有限的視訊機會作溝通調整,是相當特別的體驗。 臺師大光電工程研究所研究生嚴孟城操作顯微螢光光譜系統,分析鈣鈦礦量子點的光學特性。 圖/李亞儒提供「記憶體的創新是對市場有影響力的。」YOUTUBE剪輯師林原立表示。這項具有高度潛力的創新研究,其應用範疇從高階的資料加密保護科技,到日常生活中的視訊會議系統、遠距教學或是簡單的螢幕顯示,都將可能帶來運算效率的提升。
電流化隨機密碼 加密裝置護資安
新知
第1742期
電流化隨機密碼 加密裝置護資安
2020-12-30
【記者徐嘉璟綜合報導】信用卡交易詐騙案不時出現,即使採用驗證碼也難以杜絕亂象。有鑑於此,國立交通大學電子研究所講座教授莊紹勳指導研究生論文「嵌入式記憶體加密裝置」,將物理訊號轉化為隨機、不重複的密碼,降低軟體計算密碼遭破解的風險。團隊於民國109年12月12至18日在「國際電子元件會議(International Electron Devices Meeting, IEDM)」分享研究成果,並獲國際知名期刊《Nature》轉發。一般進行信用卡交易時,會由銀行伺服器傳送一次性驗證碼,使用後隨即失效,國立政治大學資訊科學系學生陳品晴補充,一次性驗證碼通常不具規律,以提升安全性。然莊紹勳指出,一次性驗證碼具有固定的計算方式,仍有資安疑慮,故團隊捨棄軟體演算法,發明硬體加密裝置,直接將電流轉換成隨機的驗證碼,「而且電流中的電子流動是不會重複的。」藉此,團隊防止駭客從演算方式盜取密碼。 電流為自然物理訊號,其內的電子流具有微小差異,團隊將此差異放大轉換成密碼,提升交易安全性。 圖/取自Pexels圖庫莊紹勳說明,團隊利用FinFet電晶體傳輸電流,將電流變換為訊號後,再利用放大器增強每道電流的差異,進而輸出成不同組一次性驗證碼。團隊也將半導體記憶體搭建在FinFet平台上,再用以設計為加密裝置,進而產生具有絕佳保密性的記憶體。而此做法也能提升記憶體和手機邏輯晶片的相容性(註1),使應用程式運作更加流暢。註1:相容性高代表作業系統與記憶體的規格相同、具有相近的電壓,故兩物件能一起維持正常運作。 團隊將記憶體(Memory)搭建在FinFet平台上,並以此設計為加密裝置,產生具有高保密性的「嵌入式記憶體加密裝置」。 圖/莊紹勳提供此外,手機執行功能,如指紋辨識、圖片庫等,須從邏輯晶片傳輸資訊至記憶體,國立中興大學電機工程學系學生李若瑄闡述,當資料寫入記憶體時,會自然產生漏電。而莊紹勳表示,裝置使用的FinFet可改善記憶體電路控制,減少漏電問題,更能幫助縮小半導體記憶體至20奈米,以省下約50%的電力。 手機執行功能時,會從邏輯晶片傳輸資訊至記憶體,造成電流的自然流失。 圖/取自Pexels圖庫未來此發明將有機會替代快閃記憶體(註2),廣泛運用於家電。莊紹勳透露,團隊正在研發「電腦守門員」,將硬體加密裝置應用在電腦的作業系統,由硬體發出登入認證,以防止駭客從軟體操控電腦,期望能解決資安問題。註2:快閃記憶體為一種半導體記憶體,可重複寫入或清除儲存資料。
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