基于DNA的ROM
国家科学基金会 (NSF)和半导体研究公司。 SRC(SRC)投资1200万美元用于开发新型存储器和其他技术,特别是基于DNA的永久存储器,核酸(NAM)存储器和基于酵母细胞的神经网络。
该计划被称为SemiSynBio的信息处理和存储技术的半导体合成生物学。 SemiSynBio是NSF和SRC的联合项目。
现有内存既可靠又便宜,但是有一定的局限性。 业界正在开发下一代存储器类型-
磁阻随机存取存储器 (MRAM),
相态 存储器和随机存取电阻存储器 (ReRAM)。 它是具有无限耐久性的非易失性存储器。
研究人员还在研究各种生物类型的记忆。 与半导体技术相结合的生物结构能够存储比当前技术多1000倍的数据,并且可以将这些数据保留一百年或更长时间,同时消耗更少的能量。
例如,该行业正在研究使用
脱氧核糖核酸 (DNA)的档案存储技术。 DNA是在下一代电子设备中存储信息的有前途的平台。 DNA不会随着时间而降解,并且非常紧凑。 它可以用于在很长一段时间内以少量存储大量数据。
研究人员使用DNA(一种在生物学中编码遗传信息的主要分子)作为可编程的构建块-LEGO分子块-来创建具有特殊性质的复杂材料越来越多的公司正在致力于将信息存储在DNA中。 例如,去年Twist Bioscience,Microsoft和华盛顿大学设法将蒙特勒爵士音乐节的两场音乐会的录音保存在DNA记忆中。
在计算机中,单个信息单元以零和一的形式(二进制代码)存储。 DNA分子通过各个单元的序列编码信息。 在DNA分子中,这些单元是四个不同的核酸碱基:
腺嘌呤 (A),
胞嘧啶 (C),
鸟嘌呤 (G)和
胸腺嘧啶 (T)。
为了将音乐编码成用于存档的DNA副本,Twist Bioscience,Microsoft和华盛顿大学开发了四个步骤:DNA编码,保存合成,提取和解码。
但是,DNA存储的实施存在一些技术和根本障碍。
为了克服这些问题,SemiSynBio程序是业界发明的。 在该计划的项目之一中,加利福尼亚大学戴维斯分校,华盛顿大学和埃默里大学正在开发基于DNA的ROM。 目的是创建一种可以根据需要进行编程,电子读取并与常规半导体结合的设备,以提供长期的数据存储和检索。 为此,研究人员开发了几种技术:
- DNA纳米线。 它们将使用自下而上的自组装工艺,分子和离子添加剂以及无机结构的图案化生长进行生长。
- 开发基于多级DNA的存储单元的规则。
- 基于DNA的交联ROM的开发。

除了DNA ROM,SemiSynBio还资助其他项目-使用嵌合DNA的纳米级芯片上的数据存储系统,使用基于纳米孔的读数在DNA中进行数据存储,在核酸上存储,基于氧化还原反应的生物电子学和YeastOns。 YeastOns是基于酵母细胞之间通信的神经网络。
作为该计划的一部分,爱达荷州博伊西大学正在开发核酸记忆(NAM)。 他们已经有两个媒体原型-数字NAM(dNAM)和串行NAM(seqNAM)。
在dNAM中,信息是通过在称为NAM存储节点的可寻址DNA折纸纳米结构之上,通过DNA序列的特定空间方向来编码的。 “折纸DNA为NAM节点结构的快速有效原型制作提供了一种便捷的方法和一种行之有效的方法,” NSF说。 “在seqNAM中,信息被编码在单独的分子链中所包含的数据段中。”
NSF工程助理总监Dawn Tilbury表示:“与几十年前相比,我们今天拥有的功能有了很大的进步,但是像硅这样的材料由于物理上的局限性而无法进行非常小规模的计算。 基于生物学的材料和方案暗示了非常有趣的机遇,这些机遇可以克服这些障碍,而且能源成本更低。”
NSF计算机科学,信息与工程部门临时副总监Erwin Gianchandani补充说:“这项研究将为具有更大存储能力和更少能源需求的设备铺平道路。 想象一下,例如,我们可以在您的指甲大小的设备上记录
国会图书馆的所有内容。”
OxRAM基板
CEA Tech的电子和信息技术实验室(LETI)和CMP服务中心,其原型和小批量集成电路和
微机电电路的原型制造和制造,首次介绍了用于制造多用途基板(多项目晶圆,MPW)的工业工艺,用于制造200mm OxRAM器件平台。
OxRAM是一种新的非易失性存储器,是电阻性存储器(ReRAM)的子集。 通常,ReRAM有两种主要类型-缺氧的ReRAM和CBRAM。 缺氧的ReRAM被称为基于氧化物的ReRAM或OxRAM。 OxRAM可用作安全领域的微控制器或产品上的内部存储器,并可以加快AI和神经形态计算的工作。
OxRAM结构多功能基板的生产进入200mm LETI CMOS生产线。 该服务可促进OxRAM的开发。 它包括一组使用OxRAM技术的称为“存储器高级演示器”(MAD)的掩码。 新技术平台将基于氧化active的活性层以及钛。 该技术附带实用的设计示例,包括布局,质量控制和仿真。 提供了具有大量有源和无源电光组件的库。
LETI高级内存实验室负责人Etienne Novak表示:“此功能与我们的高级内存演示器平台一起,基于大量工具,可让我们与合作伙伴一起进行各种研究,并具有验证非易失性内存领域各种解决方案有效性的能力” 。
CMP主管Jean-Christophe Krebier补充说:“这为法国,欧洲,北美和亚洲的许多大学,初创企业和小型企业提供了利用新技术和服务的机会。”
生物显微镜
IMEC获得了150万欧元的赠款,用于开发基于芯片上的光子学和CMOS图像传感器的超紧凑型显微镜。 IMEC将开发一种具有高分辨率结构照明的芯片上集成显微镜技术(IROCSIM)。 该技术可用于DNA,生物学和医学的[研究]。
IMEC首席光子学研究员兼项目经理Niels Werellen表示:“紧凑而高效的高分辨率显微技术将在生物学研究领域带来重大变化,从而促进DNA测序技术的使用,某些疾病的诊断以及药理学新药的研究,并为偏远地区的患者做出诊断。”