Мемристор

Мемристор (англ. memristor, от memory — «память», и resistor — «электрическое сопротивление») — пассивный элемент в микроэлектронике, способный изменять свое сопротивление. Результаты исследований опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (Borghetti, Julien; Li, Zhiyong; Straznicky, Joseph; Li, Xuema; Ohlberg, Douglas A. A.; Wu, Wei; Stewart, Duncan R.; and Williams, R. Stanley. “A hybrid nanomemristor/transistor logic circuit capable of self-programming.” PNAS, February 10, 2009, vol. 106, no. 6, 1699–1703). Мемристор может быть описан как двухполюсник с нелинейной вольт-амперной характеристикой, обладающий гистерезисом.

Символ мемристора

Математическая модель

Теория мемристора была создана в 1971 году профессором Леоном Чуа.

Вольтамперная характеристика (ВАХ) прибора имеет интегральную зависимость, отношения количества т.е. электрического заряда, протёкшего через элемент, и напряжения на нем. Долгое время мемристор считался теоретическим объектом, который нельзя построить. (Не путать с РЕЗистором - отношение тока, протекаЮЩего через элемент и напряжения на нём).

Лабораторный образец мемристора был создан в 2008 году коллективом ученых во главе с Р. С. Уильямсом в исследовательской лаборатории фирмы Hewlett-Packard. В отличие от теоретической модели, устройство не накапливает заряд, подобно конденсатору, и не поддерживает магнитный поток, как катушка индуктивности. Работа устройства обеспечивается за счет физических процессов в тонкой (5 нм) пленке двухкомпонентного полупроводникового материала на базе диоксида титана TiO₂. Один из слоев полупроводника слегка обеднен кислородом, и кислородные вакансии мигрируют между слоями под действием приложенного к устройству напряжения. Под действием приложенного напряжения происходит изменение кристаллической структуры диоксида титана. Это изменение приводит к увеличению сопротивления элемента на несколько порядков, причем при отключении источника тока элемент сохраняет изменения, возникшие при протекании через него заряда.

Наблюдающееся в мемристоре явление гистерезиса позволяет использовать его в качестве ячейки памяти. Интересной особенностью мемристора является то, что он способен запоминать не только привычные для цифровых устройств два положения - 0 или 1, но и любые значения в промежутке от нуля до определённого потенциала, так что такой переключатель возможно использовать как в цифровых, так и в аналоговых системах. В принципе, мемристоры могут заменить транзисторы в некоторых случаях, но такая возможность пока рассматривается только гипотетически.

Теоретически они могут быть более емкими и быстрыми чем современная флеш-память. Также их блоки могут заменить RAM, при этом их способность «запоминать» своё последнее состояние позволит отказаться от загрузки системы. В памяти компьютера отключенного от питания будет храниться его последнее состояние. Его можно будет включить и начать работу с того места, на котором остановился. Это же свойство позволит отказаться от некоторых компонентов современного ПК, что позволит сделать компьютеры меньше и дешевле. Специалисты компании Hewlett-Packard предполагают, что к 2012 году мемристоры начнут заменять флеш-память, в 2014—2016 — оперативную память и жесткие диски. Таким образом, по самым оптимистичным прогнозам «мемристорные» компьютеры появятся на рынке не раньше, чем через 20 лет.

Ссылки

• http://www.falstad.com/circuit/e-mr.html - Java-апплет
• http://www.hp.com/hpinfo/newsroom/press/2008/080430a.html
• http://softtodrom.nnm.ru/k_rezistoru_kondensatoru_dobavilsya_memristor_
• Четвертый элемент: специалисты HP воплотили в жизнь технологию памяти, придуманную 37 лет назад

См. также

• Список новых перспективных технологий

Электронные компоненты