執(zhí)行任何形式的信息處理的所有數(shù)字設(shè)備不僅需要處理單元，還需要可以臨時保存所執(zhí)行操作的輸入，部分結(jié)果和快速存儲器的輸出。在計算機中，此內(nèi)存稱為動態(tài)隨機存取存儲器或DRAM。DRAM的速度非常重要，可能對系統(tǒng)的整體速度產(chǎn)生重大影響。另外，降低存儲設(shè)備的能量消耗近來已成為實現(xiàn)高度節(jié)能計算的熱門話題。因此，許多研究都集中在測試新的存儲技術(shù)以超越常規(guī)DRAM的性能上。

存儲芯片中最基本的單元是存儲單元。每個單元通常通過采用并保持兩個可能的電壓值之一來存儲一位，該電壓值對應(yīng)于所存儲的值“0”或“1”。單個單元的特性在很大程度上決定了整個存儲芯片的性能。具有高速和低能耗的更簡單，更小的單元將是將高效計算帶入下一個層次的理想選擇。

東京理工大學(xué)的一支由TaroHitosugi教授和學(xué)生YukiWatanabe領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊，最近在這一領(lǐng)域達到了新的里程碑。這些研究人員以前曾受固態(tài)鋰離子電池設(shè)計的啟發(fā)開發(fā)出一種新穎的存儲設(shè)備。它由三層由鋰，磷酸鋰和金制成的固體層組成。該電池組本質(zhì)上是一個微型低容量電池，可以用作存儲單元。它可以在表示一個比特的兩個可能值的充電和放電狀態(tài)之間快速切換。然后，金與鋰結(jié)合形成厚合金層，增加了從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)所需的能量。

在他們的最新研究中，研究人員使用鎳代替金創(chuàng)建了類似的三層存儲單元。他們期望使用鎳會得到更好的結(jié)果，因為鎳不易與鋰形成合金，這將降低開關(guān)時的能耗。他們生產(chǎn)的存儲設(shè)備比上一個要好得多。它實際上可以保持三個不同的電壓狀態(tài)，而不是兩個，這意味著它是一個三值存儲設(shè)備。Hitosugi教授解釋說：“該系統(tǒng)可以看作是具有三種充電狀態(tài)的極低容量的薄膜鋰電池?！边@是一個非常有趣的功能，對于三值內(nèi)存實現(xiàn)具有潛在優(yōu)勢，這可能會提高區(qū)域效率。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，在鎳和磷酸鋰層之間形成了非常薄的氧化鎳層，并且該氧化層對于器件的低能耗開關(guān)至關(guān)重要。氧化物層比以前的器件中形成的金鋰合金的氧化物層薄得多，這意味著這種新型“微型電池”電池的容量非常低，因此可以通過施加微小電流在三種充電狀態(tài)之間快速輕松地切換。Hitosugi教授說：“極低的能耗潛力是該設(shè)備最顯著的優(yōu)勢。”

更高的速度，更低的能耗和更小的尺寸都是未來存儲設(shè)備的高度要求特征。該研究小組開發(fā)的存儲單元是朝著更加節(jié)能和更快的計算邁進的非常有前途的墊腳石。