Термин мемристор образовался из двух слов memory (память) и resistor (сопротивление). По своей сути этот микроэлектронный компонент представляет из себя необычную разновидность резистора у которого присутствует своеобразная память.
Суть заключена в том, что в данном элементе происходит изменение проводимости в соответствии с количеством прошедшего через мемристор заряда в зависимости от величины интеграла по времени прошедшего через компонент тока.
Мемристор можно описать как двухполюсник с ВАХ нелинейного характера с определенным гистерезисом.
Новая эпоха в мире вычислительной технике
История создания этого необычного элемента берет в самом начале 70-х уже прошедшего столетия. Именно тогда ученый из Америки, профессор Л. Чуа создал свою теоретическую модель, где давались соотношения между напряжением, прилагаемым к объекту и интегралом тока по времени.
И очень продолжительное время теоретические выкладки американского ученого оставались всего лишь теорией. И лишь в 2008 очередные эксперименты представителями компании Hewlett - Packard, под постоянным контролем С. Уильямса, позволили создать опытный образец элемента с памятью. Правда, он довольно существенно отличался от теоретической модели.
Данный элемент никаким образом не поддерживал магнитный поток (как катушка), не выполнял функцию накопления заряда (как классический конденсатор) и реагировал не как обычный резистор. То есть получился четвертый компонент!
При этом у полученного элемента проводящие свойства претерпевали изменения за счет протекающих химических реакциях в двухслойной пленке диоксида титана, толщина которого равна 5 нм.
При этом первый слой специально был обеднен кислородом и при подаче напряжения через титановые электроды, вакантные кислородные места начинали перемещаться между слоями. Тем самым изменяя сопротивление устройства.
Данное явление гистерезиса позволило уже на столь раннем этапе спрогнозировать применение мемристоров в качестве памяти, а также в нескольких областях электроники новый элемент вполне способен заменить полупроводниковые транзисторы.
Открывающиеся перспективы широкого использования мемристоров
Если немного порассуждать, то применение мемристоров открывает следующие перспективы:
Реализованная память на мемристорах в теории должна быть гораздо быстрее и плотнее чем современная флешь память. И таким образом будет полностью заменена оперативная память компьютеров и не только.
Так как мемристор своеобразным образом фиксирует в памяти пропущенный заряд, то в принципе в компьютерах можно вообще исключить такое понятие как загрузка системы. И работа будет продолжаться ровно с того места, на котором вы ее остановили в прошлый раз.
Компании Hewlett-Packard и Hynix выступили с заявлением, что технология уже готова к широкому внедрению. А в 2014 году был опубликован проект, а уже в 2016 продемонстрирован прототип суперкомпьютера «The Machine». В котором память как раз и была реализована на мемристорах.
Потенциал использования нового элемента довольно широк, ведь мемристоры можно применять не только для сохранения полученных данных, но и в качестве элемента активно участвующего в обработке потока данных.
В теории с помощью мемристоров вполне можно будет создать искусственный синапс в составном комплексе нейронных сетей. Ведь реальное поведение мемристора очень схоже с поведением синапс: то есть чем больший сигнал через него проходит, тем лучше пропускная способность в дальнейшем.
Иначе говоря, перспективы внедрения нового элемента просто огромны. Ведь даже энерго эффективные вычислительные системы с возможностью фиксации текущего состояния даже после аварийного отключения питания это сильный прорыв вперед
В скором будущем мы можем получить минимум более совершенный класс интегральных схем. Где плюсы конденсаторов и индуктивностей будут успешно использоваться на наноуровне.
Интерес к этому открытию только возрастает и вот лишь несколько компаний, активно работающих в этой сфере:
Заключение
Прогресс не стоит на месте и создание, а в скором будущем и активное внедрение, мемристоров лишнее тому подтверждение. Если статья оказалась вам полезна или интересна, то оцените ее лайком. Спасибо за ваше внимание!