憶阻器是傳說中電阻器、電容器和電感元件以外的電路第四元件,始終處于實驗階段,但這個傳說可能將實現(xiàn)。來自新加坡、美國和印度的國際團(tuán)隊研究出一種新型有機(jī)憶阻器,不只速度快且穩(wěn)定性高,保存資料的時間更打破原有紀(jì)錄。
憶阻器(Memristor)最早在 1971 年由加州大學(xué)柏克萊分校的蔡少棠教授提出,概念取自于“記憶”(Memory)和“電阻器”(Resistor)兩個字的組合。他認(rèn)為電阻、電容和電感代表電子學(xué)中電壓、電流、電荷和磁通量 4 項重要元素之間的關(guān)系,但代表電荷和磁通量之間關(guān)系的元件尚未存在,于是將其命名為憶阻器。
憶阻器的特性在于電阻并不固定,會因為通過的電荷不同而改變,當(dāng)電荷不再通過時,電阻就會停留在最后通過的值而不再改變。如果電荷是流進(jìn)水管的水,電阻是水管的直徑,憶阻器就像隨著水流大小改變粗細(xì)的水管。如果流過的水量(電荷)大,那水管就會變粗(電阻增加);如果流過的水量(電荷)小,那水管就會變細(xì)(電阻減少);如果水停了,水管就會維持最后的直徑。
▲ 電阻器、電容器、電感器和憶阻器概念之間的對稱性。(Source:By Parcly Taxel (Own work) [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons)利用憶阻器的特性來打造存儲器,即使關(guān)閉電源也能保存資料的內(nèi)容,而且能以更小的空間儲存資料,足以取代現(xiàn)有的快閃存儲器。此外,憶阻器與人腦神經(jīng)突觸的屬性類似,可能可以幫助模擬人腦的特征,加速人工智能的進(jìn)展。但由于技術(shù)上的困難,憶阻器的概念提出時只被視為理論上的存在。
2007 年惠普(HP)宣布由 Richard Stanley Williams 率領(lǐng)的團(tuán)隊成功研發(fā)出固態(tài)憶阻器,這種憶阻器以無機(jī)二氧化鈦為原料,形成一片雙層薄膜。惠普打的算盤不僅是利用憶阻器取代快閃存儲器,更想借此打造全新的電腦型態(tài)。雖然惠普曾在 2010 年宣稱將與韓國半導(dǎo)體公司 SK 海力士(SK Hynix)合作,在 2013 年推出憶阻器產(chǎn)品,但始終停留在只聞樓梯響的階段。
由新加坡大學(xué)、印度科學(xué)協(xié)會(IACS)和耶魯大學(xué)合作的國際團(tuán)隊選擇有機(jī)物為原料,打造新型的憶阻器。這款憶阻器由過渡金屬釕和有機(jī)材料“azo-aromatic ligands”所組成,而且即使成分有有機(jī)分子卻相當(dāng)穩(wěn)定。新型的有機(jī)憶阻器能在 50 奈秒內(nèi)切換狀態(tài),并能在無電力狀況下保存資料長達(dá) 11 天。更重要的是,這種有機(jī)憶阻器的原料既不罕見也不危險,技術(shù)上易于制造且和現(xiàn)有技術(shù)相比,在成本具相當(dāng)競爭力。團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)人 Thirumalai Venky Venkatesan 表示,將尋求工業(yè)合作伙伴,以期發(fā)揮這項材料的功能。
雖然距離實際上市還要一段時間,但以這項憶阻器的容量和特性,如果產(chǎn)品真的成功,將大大顛覆整個電子產(chǎn)業(yè),并改變?nèi)藗兊娜粘I睢?/p>