二维材料|逻辑内存一体化！瑞士瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）展示二硫化钼二维半导体发展前景
瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）纳米电子与结构实验室（LANES）表示，二硫化钼（MoS2）二维半导体存储器晶体管是可能的，并可能用于通过可扩展的制造工艺来实现逻辑内存（logic-in-memory）处理器。该实验室已经制造了了一个浮动栅场效应管芯片，类似于闪存中使用的效应管。研究成果名为“基于原子薄半导体的逻辑内存”发在《自然》杂志，点击文后阅读原文看全文。
核心原理
EPFL介绍：“MoS2独特的电气特性使其对存储在浮动栅场效应管中的电荷特别敏感，这也是LANES的工程师们能够开发出既能作为存储器存储单元又能作为可编程晶体管电路的原因。通过使用MoS2，能够将众多的处理功能整合到一个电路中，然后根据需要进行改变。”在研究器件中，多个不同的状态被存储在器件上数小时，科学家估计，两种状态下运行的数据保留10年是可能的。
结构示意图
在上图中，晶体管建造在硅片（白色）上，有一个SiO2绝缘层（黄色）。晶体管有一个金属底栅（也是白色），然后一个金属浮栅（红色），中间由30nm的HfO2阻挡氧化物隔开。沟道(绿色Mo和黄色S)与浮动栅由7nm HfO2隧穿氧化物隔开。漏极和源极为黄色，提供类似欧姆的接触。该制造技术是可扩展的--没有使用剥落（剥落和沉积）材料。
器件研发
该团队用两个或三个晶体管建立了简单的逻辑门（两输入NOR和三输入NOR），可以组合成许多其他布尔函数。论文称，他们继续提出了一种两输入逻辑内存单元，能够作为通用逻辑门，从一套完整的两输入逻辑运算中执行任何逻辑运算，并可扩展到更复杂的运算，如使用半加器进行两个数的加法。
优势
逻辑内存处理器中内存和逻辑不再分开，摆脱了传统冯-诺依曼架构。LANES负责人Andras Kis说：“电路执行两种功能的这种能力与人类大脑的工作方式类似，神经元既要参与存储记忆，又要进行计算。我们的电路设计有几个优点。它可以减少与在存储器单元和处理器之间传输数据相关的能量损失，削减计算操作所需的时间，并缩小所需空间。这就为更小、更强大、更节能的设备打开了大门。”
"Logic-in-memory based on an atomically thin semiconductor", published in Nature on November 4th, 2020.
Authors: Guilherme Migliato Marega, Yanfei Zhao, Ahmet Avsar, Zhenyu Wang, Mukesh Tripathi, Aleksandra Radenovic, Andras Kis.