突破“摩尔定律”新路径?蚕丝蛋白存储器横空出世!每平方英寸可存64GB数据
《科创板日报》(上海,记者 金小莫)讯, 受限于“摩尔定律”,当前半导体存储技术越来越难以满足日益增长的信息存储需求。借用生命科学来解决半导体行业痛点成为一种新思路。
8月11日,国际知名期刊《自然·纳米科技》发表了中国科学院上海微系统所陶虎课题组联合美国纽约州立大学石溪分校和德州大学奥斯汀分校相关课题组的研究,其首次实现了基于蚕丝蛋白的高容量生物存储技术。
据中科院上海微系统所报道,这种存储技术以天然蚕丝蛋白作为信息存储介质,以近场红外纳米光刻技术作为数字信息写入方式,具有存储容量大、可多次重复擦写、能在高湿度(90RH%)、高磁场(7T)、强辐射(25 kGy)等恶劣环境下长期稳定工作等优点。
《科创板日报》记者联系到前述科研成果负责人陶虎研究员,他告诉记者,蚕丝蛋白存储器的外形和芯片无异,每平方英寸上可储存64GB的信息,如果折算成传统的半导体存储器,一颗蚕丝蛋白存储器的容量相当于0.5TB的硬盘。
目前,陶虎团队已用这种技术实现了“家蚕食叶图”、“空谷鸟鸣曲”等图像和音频文件准确记录、存储和“阅读”的原理验证。相关技术已申请发明专利。
存储器的原材料为天然蚕丝,在我国具有价廉物美、供应充足的特点。“一颗芯片所用的蚕丝连0.1克都不到,照此推算一条重约3斤的天然蚕丝被可制成上万颗天然蚕丝存储器。”陶虎称。
另从制造工艺来看,相比于传统半导体技术,天然蚕丝存储器的制造过程相对简单。陶虎对《科创板日报》记者进行了描述:先从天然蚕丝中提取出蚕丝蛋白溶液,经旋涂等工艺后加工成薄膜。由于蚕丝蛋白对红外光具有选择性吸收的特性,可通过近场红外纳米光刻技术,在蚕丝蛋白膜上加工高密度点阵,实现数字信息的写入。
通俗来理解,制作蚕丝蛋白薄膜的过程有点像“摊大饼”,近红外纳米光刻技术则像是在大饼上撒芝麻,整道工艺完成后,“大饼”表面的凹凸就记录下了0101的数字信息。
作为数字信息存储器件,陶虎认为,因其材料的特性,可对现有半导体行业的应用领域形成补充。“它可以抗辐射、在高磁场、湿度环境下工作,适用于医院、航空航天等领域。”陶虎称,不过该存储器需要特定的信息读取设备。
更让他期待的则是它在生物工程领域的应用。“除一般的数字信息外,蚕丝蛋白存储器还可用于存储生物信息,存储生物体DNA和血液样本、疫苗等,无需冷藏,可实现数字+生命多维信息存储。”陶虎介绍说,因蚕丝蛋白是一种生物蛋白,故可与生物体兼容、可保留其生物活性。
谈及未来产业化,陶虎称此项研究仍较为前沿,离商用还有一段时间,后续将继续在提高存储容量及信息读取速度等方面进行深入研究。
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