面向高密度存储应用的DNA交叉开关阵列性能分析
新兴技术
2023-04-28 v1 应用物理
生物物理
化学物理
摘要
脱氧核糖核酸（DNA）已成为下一代超高密存储器件的一种有前景的基本构建单元。尽管DNA天然具有高度耐久性和极高密度，但其作为存储器件基础的潜力目前受到诸如昂贵且复杂的制备工艺以及耗时的读写操作等限制的阻碍。在本文中，我们提出采用DNA交叉开关阵列架构实现一种电可读的只读存储器（DNA-ROM）。虽然可通过适当的序列编码将信息无误差地写入DNA-ROM阵列，但其读取精度会受到阵列尺寸、互连电阻以及交叉开关中所用DNA链的最高占据分子轨道（HOMO）能级偏离费米能等多种因素的影响。我们通过大量蒙特卡洛模拟研究了阵列尺寸和互连电阻对DNA-ROM阵列误码率的影响。我们还分析了所提出的DNA交叉开关阵列在图像存储应用中的性能，作为阵列尺寸和互连电阻的函数。尽管我们期望生物工程和材料科学的未来进展将解决与DNA交叉开关阵列相关的一些制备挑战，但我们相信本文所呈现的综合性结果确立了DNA交叉开关阵列作为低功耗、高密度存储器件的技术可行性。最后，我们对阵列性能相对于互连电阻的分析，应为制备工艺的各个方面（如为确保高读取精度所需的互连材料的恰当选择）提供有价值的见解。
引用
@article{arxiv.2304.14269,
title = {Performance Analysis of DNA Crossbar Arrays for High-Density Memory Storage Applications},
author = {Arpan De and Hashem Mohammad and Yiren Wang and Rajkumar Kubendran and Arindam K. Das and M. P. Anantram},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.14269},
year = {2023}
}