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忆阻器的前世今生

2019-12-01
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来源:内容来自公众号「世界科技期刊」,作者:WSPC-Journals,谢谢。


忆阻器是传说中电阻器、电容器和电感元件以外的电路第四元件,始终处于实验阶段,但这个传说可能将实现。来自新加坡、美国和印度的国际团队研究出一种新型有机忆阻器,不只速度快且稳定性高,保存资料的时间更打破原有纪录。

关于忆阻器(Memristor)



忆阻器(Memristor)最早在 1971 年由加州大学伯克利分校的蔡少棠教授(世界科技国际分岔与混沌研究期刊主编)提出,概念取自于“记忆”(Memory)和“电阻器”(Resistor)两个字的组合。他认为电阻、电容和电感代表电子学中电压、电流、电荷和磁通量 4 项重要元素之间的关系,但代表电荷和磁通量之间关系的元件尚未存在,于是将其命名为忆阻器。


忆阻器的特性在于电阻并不固定,会因为通过的电荷不同而改变,当电荷不再通过时,电阻就会停留在最后通过的值而不再改变。如果电荷是流进水管的水,电阻是水管的直径,忆阻器就像随着水流大小改变粗细的水管。如果流过的水量(电荷)大,那水管就会变粗(电阻增加);如果流过的水量(电荷)小,那水管就会变细(电阻减少);如果水停了,水管就会维持最后的直径。
▲ 电阻器、电容器、电感器和忆阻器概念之间的对称性。(Source:By Parcly Taxel (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons)

利用忆阻器的特性来打造存储器,即使关闭电源也能保存资料的内容,而且能以更小的空间储存资料,足以取代现有的快闪存储器。此外,忆阻器与人脑神经突触的属性类似,可能可以帮助模拟人脑的特征,加速人工智能的进展。但由于技术上的困难,忆阻器的概念提出时只被视为理论上的存在。



2007 年惠普(HP)宣布由 Richard Stanley Williams 率领的团队成功研发出固态忆阻器,这种忆阻器以无机二氧化钛为原料,形成一片双层薄膜。惠普打的算盘不仅是利用忆阻器取代快闪存储器,更想借此打造全新的电脑型态。虽然惠普曾在 2010 年宣称将与韩国半导体公司 SK 海力士(SK Hynix)合作,在 2013 年推出忆阻器产品,但始终停留在只闻楼梯响的阶段。


由新加坡大学、印度科学协会(IACS)和耶鲁大match学合作的国际团队选择有机物为原料,打造新型的忆阻器。这款忆阻器由过渡金属钌和有机材料“azo-aromatic ligands”所组成,而且即使成分有有机分子却相当稳定。新型的有机忆阻器能在 50 奈秒内切换状态,并能在无电力状况下保存资料长达 11 天。更重要的是,这种有机忆阻器的原料既不罕见也不危险,技术上易于制造且和现有技术相比,在成本具相当竞争力。团队领导人 Thirumalai Venky Venkatesan 表示,将寻求工业合作伙伴,以期发挥这项材料的功能。


虽然距离实际上市还要一段时间,但以这项忆阻器的容量和特性,如果产品真的成功,将大大颠覆整个电子产业,并改变人们的日常生活。


*免责声明:本文由作者原创。文章内容系作者个人观点,半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点,不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持,如果有任何异议,欢迎联系半导体行业观察。


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