Мемристор

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Знак мемристора

Мемри́стор (англ. memristor, от memory — память, и resistor — электрическое сопротивление) — пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять своё сопротивление в зависимости от протекавшего через него заряда (интеграла тока за время работы).

Может быть описан как двухполюсник с нелинейной вольт-амперной характеристикой, обладающий гистерезисом.[1]

Математическая модель[править | править вики-текст]

Теория мемристора была создана в 1971 году профессором Леоном Чуа (англ.) (Цай Шаотаном)[2].

Устанавливает отношения между интегралами по времени силы тока, протекающего через элемент, и напряжением на нём. Долгое время мемристор считался теоретическим объектом, который нельзя построить.

Однако, лабораторный образец запоминающего элемента, демонстрирующего некоторые свойства мемристора[3][4], был создан в 2008 году коллективом учёных во главе с Р. С. Уильямсом в исследовательской лаборатории фирмы Hewlett-Packard[5][6][7][8].

В отличие от теоретической модели, полученное устройство не накапливает заряд, подобно конденсатору, и не поддерживает магнитный поток, как катушка индуктивности. Работа устройства (изменение его свойств[4]) обеспечивается за счет химических превращений в тонкой (5 нм) двухслойной плёнке двуокиси титана. Один из слоев пленки слегка обеднен кислородом, и кислородные вакансии мигрируют между слоями под действием приложенного к устройству электрического напряжения. Данную реализацию мемристора следует отнести к классу наноионных устройств.

Наблюдающееся в мемристоре явление гистерезиса позволяет использовать его в качестве ячейки памяти. Гипотетически, мемристоры смогут заменить транзисторы в части случаев.

Теоретически мемристорные запоминающие элементы могут быть более плотными и быстрыми, чем современная флеш-память. Также блоки из них могут заменить ОЗУ. Умение мемристоров «запоминать» заряд позволит впоследствии отказаться от загрузки системы компьютера: в памяти компьютера, отключённого от питания, будет храниться его последнее состояние. При поддержке со стороны программного обеспечения компьютер можно будет включить и начать работу с того места, на котором она была остановлена при выключении.

По заявлениям Hynix и Hewlett-Packard технология готова к производству. Изначально сообщалось, что накопители на базе мемристоров выйдут в 2013 году[9], но затем выпуск был перенесён на 2014 год.[10][11]

В 2014 году HP опубликовала проект суперкомпьютера The Machine, в котором планируется использовать волоконно-оптические линии связи и память на базе мемристоров[12]. Первые компоненты проекта будут продемонстрированы в 2015 и 2016 годах, коммерциализация технологии ожидается до конца 2020-х.[13]

Перспективы применения в качестве вычислительных устройств[править | править вики-текст]

Мемристоры могут быть использованы не только для хранения данных. Так, М. Ди Вентра и Ю. В. Першиным была предложена концепция вычислительных машин, в которых хранение и обработка информации осуществляется одним и тем же физическим устройством, основанным на мемристорах[14][15].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Pershin, Y. V. & Di Ventra, M. (2011), "«Memory effects in complex materials and nanoscale systems»", Advances in Physics Т. 60 (2): 145, DOI 10.1080/00018732.2010.544961 
  2. Chua, Leon O, "Memristor—The Missing Circuit Element", IEEE Transactions on Circuit Theory. 18.5 (1971): 507-519.
  3. "The Missing Memristor: Novel Nanotechnology or rather new Case Study for the Philosophy and Sociology of Science?" by Sascha Vongehr, Advanced Science Letters 17, pp. 285-290 (2012), arXiv:1205.6129
  4. 1 2 Бёрд Киви, Мемристоры: пора ли переписывать учебники? // 3DNews, 18 декабря 2014: "А было ли открытие? .. следует отметить существенные различия между тем мемристором, который был теоретически предсказан Леоном Чуа в 1971 году и тем устройством .. наноконструкция, обнаруженная в HP, фактически представляет собой аналоговое запоминающее устройство, которое вообще не требует для своей работы эффектов магнетизма.
  5. HP Labs Proves Existence of New Basic Element for Electronic Circuits. “Memristor” discovery could lead to far more energy-efficient computing systems with memories that don’t forget, never need to be booted up  (англ.), press-release, HP (April 30, 2008). Проверено 9 января 2015.
  6. Strukov, Dmitri B., et al. "The missing memristor found." // Nature 453.7191 (2008): 80-83. doi:10.1038/nature06932
  7. Четвертый элемент: специалисты HP воплотили в жизнь технологию памяти, придуманную 37 лет назад // IXBT, 05 Мая, 2008
  8. Sally Adee. The Mysterious Memristor. Researchers at HP have solved the 37-year mystery of the memory resistor, the missing 4th circuit element.  (англ.), IEEE Spectrum (1 May 2008). Проверено 9 января 2015.
  9. HP, Hynix to launch memristor memory 2013 // EETimes, Peter Clarke, 2011-10-06
  10. Разработка мемристоров завершена, но HP и Hynix не хотят подрывать рынок флэш-памяти // IXBT, 28 Сентября, 2012
  11. Memristors' one-year delay will hit IT in the wallet // ZDNet, July 10, 2012
  12. Peter Bright. HP plans to launch memristor, silicon photonic computer within the decade Electrons, photons, and ions will work together to revolutionize computing.  (англ.), arstechnica (Jun 11, 2014). Проверено 9 января 2015.
  13. Morgan, Timothy Prickett (June 12, 2014). "HP Puts Memristors At The Heart Of A New Machine". EnterpriseTech.
  14. M. Di Ventra, Y. V. Pershin. Memcomputing: a computing paradigm to store and process information on the same physical platform // Nature Physics 9, 200-202, 2013; arXiv:1304.1675 (англ.)
  15. The Computer That Stores and Processes Information At the Same Time  (англ.), MIT Technology review (November 21, 2012). Проверено 9 января 2015. «Emerging Technology From the arXiv».

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]