新型存儲芯片可承受極端高溫，助力未來金星探測與深地鉆探任務

這種極端耐熱存儲技術或將變革航天與能源電子領域。

南加州大學的研究人員展示了一種新型電子存儲芯片，能夠在高達 700°C 的極端溫度下穩定工作，遠超傳統電子元件的耐受極限。

測試中，該芯片未顯現出任何達到運行上限的跡象，研究人員指出，700°C 僅是其測試設備所能達到的最高溫度。

智能手機、汽車、衛星及工業系統中的電子設備都面臨一個根本性限制——高溫。大多數傳統電子元件在約 200°C 時便開始失效，這給航天探索、地熱鉆井、核能系統等極端環境下的工程師帶來了巨大挑戰。

“這可以說是一場革命。這是迄今性能最優的高溫存儲器件。”研究作者之一楊建華表示。

由極端材料制成的微型存儲芯片

研究團隊開發的器件是一種憶阻器，這種納米級元件既能存儲信息，又能執行計算操作。其結構由兩層電極夾著一層薄薄的陶瓷材料構成。

團隊采用鎢作為頂部電極，氧化鉿陶瓷作為中間層，石墨烯作為底部電極。

選擇鎢是因為它是熔點最高的金屬，而石墨烯（單層碳原子）則能承受極高溫而不降解。

最終制成的存儲芯片表現出色：在 700°C 下，它能在無需刷新的情況下保存數據超過 50 小時；
在該溫度下承受了超過 10 億次開關循環，工作電壓僅 1.5 伏，開關速度達數十納秒。

一次意外發現

“說實話，這是個意外發現——大多數發現都是如此。如果能預測到，通常就不會令人驚訝，也就可能沒那么重要。”楊建華說。

在傳統電子器件中，高溫會使頂部電極的金屬原子遷移穿過陶瓷層。最終，這些原子到達底部電極，形成永久性連接，導致器件短路失效。

石墨烯阻止了這一過程。鎢與石墨烯之間的表面化學特性，使得鎢原子無法與石墨烯層結合。
由于沒有錨定點，原子便遷移離開，不會形成短路，從而防止了器件在極端溫度下失效。

在航天、能源及人工智能計算中的潛在應用

能夠在 500°C 以上溫度下工作的電子器件，一直是航天機構長期追求的目標，尤其是針對表面溫度極高的金星探測任務。現有的硅基電子器件遠未達到該溫度就已失效。

除航天探索外，該技術還可用于地熱鉆井、核能系統以及需要電子設備在強熱源附近運行的工業環境。

即便在汽車電子等日常應用中，耐極端溫度認證的器件在常規工況下也將更為耐用。

憶阻器在人工智能計算方面也有應用潛力。許多 AI 運算高度依賴矩陣乘法，這一過程在傳統數字計算機中消耗大量能量。

憶阻器可以通過其電學行為直接執行這些計算，有望實現更快、更節能的 AI 處理。

該研究發表于《科學》期刊。

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