世上第四种元件——忆阻器(1) 基础电子学教科书列出三个基本的被动电路元件:电阻器、电容器和电感器;电路的四大基本变量则是电流、电压、电荷和磁通量。任教于加州大学伯克利分校的蔡少棠(Leon Chua),37年前就预测有第四个元件的存在,即忆阻器(memristor)。简单说,忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻。通过控制电流的变化可改变其阻值,如果把高阻值定义为“1”,低阻值定义为“0”,则这种电阻就可以实现存储数据的功能。实际上就是一个有记忆功能的非线性电阻器。 事实上从西元两千年始,研究人员就已经在多种二元金属氧化物和钙钛矿结构(ABO3)的薄膜中发现了电场作用下的电阻变化,并将其应用到了下一代非挥发性存储器-阻抗存储器(RRAM)中。在工业界,英飞凌,三星,美光,夏普,Unity,Spansion等公司早已经开始了RRAM的研究和产品的开发, 预计未来5年讲会陆续有基于RRAM技术的存储器上市。关于电阻转变的机理目前还有很多争议,但一般认为薄膜中由于氧空位迁移而形成的细丝 (filament)是产生电阻变化的原因。
RRAM可使手机将来使用数周或更久而不需充电;使个人电脑开机后立即启动;笔记型电脑在电池耗尽之后很久仍记忆上次使用的信息。忆阻器也将挑战掌上电子装置目前普遍使用的闪存,因为它具有关闭电源后仍记忆数据的能力。RRAM将比今日的闪存更快记忆信息,消耗更少电力,占用更少空间。忆阻器跟人脑运作方式颇为类似,惠普说或许有天,电脑系统能利用忆阻器,像人类那样将某种模式(patterns)记忆与关联。 RRAM为制造非易失性存储设备、即开型PC、更高能效的计算机和类似人类大脑方式处理与联系信息的模拟式计算机等铺平了道路,未来甚至可能会通过大大提高晶体管所能达到的功能密度,对电子科学的发展历程产生重大影响。 |
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