科学家研发可在金星480℃恶劣环境运行的芯片

我们知道现在的手机、汽车以及所有绕地球运行的卫星内部的电子元件都有一个共同的致命弱点：高温。一旦温度超过约200摄氏度，它们就会开始失效。

几十年来，突破这一热极限一直是工程学中最难攻克的难题之一。

近日南加州大学的一个研究团队可能已经找到了解决办法，一个可以承受700度高温的芯片。

一种利用原子级薄层实现的忆阻器计算机存储器件

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内容

2026年3月26日由南加州大学维特比工程学院明谢电气与计算机工程系和南加州大学高级计算学院的亚瑟·B·弗里曼讲席教授约书亚·杨领导的研究团队报告了一种新型电子存储芯片，

该芯片在700摄氏度的高温下仍能可靠工作，这一温度比熔岩还要高，远远超过了同类设备此前所能达到的最高温度空天论道。该设备没有表现出任何达到其极限的迹象。目前来说700摄氏度只是他们测试设备所能达到的最高温度。

这种装置被称为忆阻器，它是一种纳米级元件，既能存储信息又能执行计算操作。你可以把它想象成一个微型三明治，外层是两层电极，中间夹着一层薄薄的陶瓷。研究团队用钨（所有元素中熔点最高的金属）、一种叫做氧化铪的陶瓷以及最底层的石墨烯制造了这种忆阻器。每种材料都能承受极高的温度。它们结合在一起，展现出了非凡的性能。

最终研制出的设备可以在 700 度的高温下保持数据 50 多个小时而无需刷新，在该温度下经历了超过 10 亿次的开关循环，并且仅需 1.5 伏电压即可运行，运行速度为几十纳秒。

石墨烯之所以成为关键材料，在于它与钨在原子层面的相互作用。在传统器件中，热量会导致金属原子缓慢地穿过陶瓷层空天论道，最终连接两个电极，造成短路，器件永久损坏。而石墨烯则能彻底阻止这一过程。正如杨所描述的，它与钨的表面化学性质几乎就像油和水一样。

漂移到石墨烯上的钨原子发现它们根本无法附着，没有锚定点，没有短路，也没有故障。研究团队利用先进的电子显微镜和量子计算机模拟技术，精确地解释了其中的原因空天论道，并将一次偶然的结果转化为可重复的原理。而这确实是一次偶然的发现。杨教授的团队原本在尝试制造一种完全不同的装置，却意外地发现了这个现象。

/* 它可以在哪些地方使用？

金星是太阳系中最热的行星

航天机构长期以来一直呼吁研发能够在500摄氏度以上高温下工作的电子设备，这大约是金星的表面温度，而金星表面温度已经让所有登陆任务功亏一篑。

如今的硅芯片在远低于这个温度的条件下就会失效。深地热钻探需要传感器在周围岩石发出红光的环境中也能正常工作空天论道。核能和聚变能源系统在其控制设备附近也会产生极高的温度，因此这些设备必须能够承受这种高温。

杨说：“我们现在的温度已经超过700度了，我们怀疑温度还会继续升高。”

其潜在用途远不止行星探测。深地钻探地热能需要能够在周围岩石发出红光的环境中正常工作的电子设备。

核能和聚变能系统在其控制设备附近会产生极高的温度。即使是日常应用，也具有实际优势：额定耐温700度的设备在汽车电脑经常面临的125度高温下几乎坚不可摧。

/* 这对人工智能意味着什么

除了存储数据之外，该器件还具备另一项使其在人工智能领域尤为重要的功能。几乎所有人工智能任务的核心操作，从图像识别到语言处理，都涉及一种名为矩阵乘法的数学运算。

如今的数字计算机以顺序方式执行矩阵乘法，一步一步地进行，在此过程中会消耗大量的能量空天论道。忆阻器则采用不同的方式。它利用欧姆定律（电压乘以电导等于电流），在电流流过器件的瞬间，直接进行矩阵乘法运算。计算结果就是你所测量的电流值。

在制造方面，该器件的三种材料中有两种—钨和氧化铪—已是全球半导体代工厂的标准材料空天论道。石墨烯对业界而言是较新的材料，但台积电和三星都已将其列入研发路线图，并且在研究环境中已实现了晶圆级石墨烯的生长。

正如杨所说，缺失的那部分现在已经研制成功。从实验室到可应用于多种领域的成品，这条路依然漫长，但这一次，终点线已清晰可见。

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金星1号探测器全尺寸模型，位于宇航员纪念博物馆内

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