政大大學報

臺師大記憶體會發光 新材料打game工作不驚慌

2021/10/06 22:59:56

【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。