新型存储芯片可承受极端高温，助力未来金星探测与深地钻探任务

这种极端耐热存储技术或将变革航天与能源电子领域。

南加州大学的研究人员展示了一种新型电子存储芯片，能够在高达 700°C 的极端温度下稳定工作，远超传统电子元件的耐受极限。

测试中，该芯片未显现出任何达到运行上限的迹象，研究人员指出，700°C 仅是其测试设备所能达到的最高温度。

智能手机、汽车、卫星及工业系统中的电子设备都面临一个根本性限制——高温。大多数传统电子元件在约 200°C 时便开始失效，这给航天探索、地热钻井、核能系统等极端环境下的工程师带来了巨大挑战。

“这可以说是一场革命。这是迄今性能最优的高温存储器件。”研究作者之一杨建华表示。

由极端材料制成的微型存储芯片

研究团队开发的器件是一种忆阻器，这种纳米级元件既能存储信息，又能执行计算操作。其结构由两层电极夹着一层薄薄的陶瓷材料构成。

团队采用钨作为顶部电极，氧化铪陶瓷作为中间层，石墨烯作为底部电极。

选择钨是因为它是熔点最高的金属，而石墨烯（单层碳原子）则能承受极高温而不降解。

最终制成的存储芯片表现出色：在 700°C 下，它能在无需刷新的情况下保存数据超过 50 小时；
在该温度下承受了超过 10 亿次开关循环，工作电压仅 1.5 伏，开关速度达数十纳秒。

一次意外发现

“说实话，这是个意外发现——大多数发现都是如此。如果能预测到，通常就不会令人惊讶，也就可能没那么重要。”杨建华说。

在传统电子器件中，高温会使顶部电极的金属原子迁移穿过陶瓷层。最终，这些原子到达底部电极，形成永久性连接，导致器件短路失效。

石墨烯阻止了这一过程。钨与石墨烯之间的表面化学特性，使得钨原子无法与石墨烯层结合。
由于没有锚定点，原子便迁移离开，不会形成短路，从而防止了器件在极端温度下失效。

在航天、能源及人工智能计算中的潜在应用

能够在 500°C 以上温度下工作的电子器件，一直是航天机构长期追求的目标，尤其是针对表面温度极高的金星探测任务。现有的硅基电子器件远未达到该温度就已失效。

除航天探索外，该技术还可用于地热钻井、核能系统以及需要电子设备在强热源附近运行的工业环境。

即便在汽车电子等日常应用中，耐极端温度认证的器件在常规工况下也将更为耐用。

忆阻器在人工智能计算方面也有应用潜力。许多 AI 运算高度依赖矩阵乘法，这一过程在传统数字计算机中消耗大量能量。

忆阻器可以通过其电学行为直接执行这些计算，有望实现更快、更节能的 AI 处理。

该研究发表于《科学》期刊。

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