Interested Article - Мемристор

aoibhe
  • 2020-02-25
  • 1

Обозначение мемристора на электрических принципиальных схемах
Соотношения между четырьмя фундаментальными электрическими переменными и двухполюсниками, связывающими эти переменные
Схема устройства мемристора

Мемри́стор (от англ. memory — память, и англ. resistor — электрическое сопротивление) — пассивный электрический элемент, двухполюсник в микроэлектронике, способный изменять своё сопротивление в зависимости от протекшего через него электрического заряда (интеграла тока по времени).

Может быть описан как двухполюсник с нелинейной вольт-амперной характеристикой , обладающей гистерезисом .

Математическая модель

Вольт-амперные характеристики образца мемристора снятые при трёх разных частотах приложенного напряжения

Теория мемристора была разработана в 1971 году профессором (англ.) ( (Цай Шаотаном в китайской транскрипции ). В ней устанавливаются отношения между интегралами по времени силы тока , протекающего через элемент, и напряжением на нём. Долгое время мемристор считался теоретическим объектом, который нельзя построить [ источник не указан 1073 дня ] .

Однако лабораторный образец запоминающего элемента, демонстрирующего некоторые свойства мемристора , был создан в 2008 году коллективом учёных во главе с Р. С. Уильямсом в исследовательской лаборатории фирмы Hewlett-Packard .

В отличие от теоретической модели, полученное устройство не накапливает заряд, подобно конденсатору , и не сохраняют магнитный поток , как катушка индуктивности . Работа устройства (изменение его сопротивления — резистивное переключение, — и других свойств ) обеспечивается за счёт химических превращений в тонкой (5 нм ) двухслойной плёнке диоксида титана . Один из слоев плёнки 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 ( RRAM ). Гипотетически мемристоры смогут заменить транзисторы в некоторых частных применениях.

Теоретически мемристорные запоминающие элементы могут быть более компактными и быстрыми, чем современная флеш-память . Также блоки из них могут заменить ОЗУ . Особенность мемристоров «запоминать» заряд может позволить 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 , но затем выпуск был перенесён на 2014 год .

В 2014 году HP опубликовала проект суперкомпьютера The Machine, в котором планируется использовать волоконно-оптические линии связи и память на базе мемристоров . Рабочий прототип устройства продемонстрирован в конце 2016 года, коммерциализация технологии ожидалась к 2018 или 2019 году . До сих пор ведутся работы по этому направлению.

Перспективы применения в качестве вычислительных устройств

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 .

Рассматривается возможность применения мемристоров в качестве искусственных синапсов (весовых модулей) нейропроцессоров и искусственных нейросетей . Поведение мемристора напоминает работу биологического синапса — чем интенсивнее входной сигнал, тем выше пропускная способность синапса («вес» сигнала). В частности, нейросети на основе мемристоров могут обучаться по биоподобным локальным правилам, таким как . Это решение позволит сильно упростить конструкцию нейропроцессора и уменьшить его стоимость, так как хорошо приспособлен для производства на уже имеющихся технологических линиях по производству микросхем. Однако, (2021 год) остается нерешённой основная проблема мемристорных устройств — их воспроизводимость (как от экземпляра к экземпляру, так и от цикла к циклу переключения состояния).

См. также

Примечания

  1. Pershin, Y. V.; Di Ventra, M. (2011), "Memory effects in complex materials and nanoscale systems", , 60 (2): 145, arXiv : , Bibcode : , doi :
  2. Chua, Leon O, « от 13 декабря 2013 на Wayback Machine », 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), от 26 августа 2016 на Wayback Machine
  4. ↑ Бёрд Киви, от 9 января 2015 на Wayback Machine // 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. . press-release (англ.) . HP. 2008-04-30. из оригинала 11 января 2015 . Дата обращения: 9 января 2015 .
  6. Strukov, Dmitri B., et al. « от 9 января 2015 на Wayback Machine .» // Nature 453.7191 (2008): 80-83.
  7. от 26 февраля 2009 на Wayback Machine // IXBT, 05 Мая, 2008
  8. Sally Adee (2008-05-01). (англ.) . IEEE Spectrum. из оригинала 9 января 2015 . Дата обращения: 9 января 2015 .
  9. от 8 января 2015 на Wayback Machine // EETimes, Peter Clarke, 2011-10-06
  10. от 18 мая 2017 на Wayback Machine // IXBT, 28 Сентября, 2012
  11. от 3 октября 2012 на Wayback Machine // ZDNet, July 10, 2012
  12. Peter Bright (2014-06-11). (англ.) . arstechnica. из оригинала 10 января 2015 . Дата обращения: 9 января 2015 .
  13. . Типичный программист . из оригинала 20 декабря 2016 . Дата обращения: 6 декабря 2016 . {{ cite news }} : no-break space character в |work= на позиции 9 ( справка )
  14. от 23 декабря 2015 на Wayback Machine // Nature Physics 9, 200—202, 2013; от 25 февраля 2021 на Wayback Machine (англ.)
  15. (англ.) . MIT Technology review. 2012-11-21. из оригинала 9 января 2015 . Дата обращения: 9 января 2015 . Emerging Technology From the arXiv
  16. Teresa Serrano-Gotarredona, Timothée Masquelier, Themistoklis Prodromakis, Giacomo Indiveri, Bernabe Linares-Barranco. (англ.) // Frontiers in Neuroscience. — 2013. — Т. 7 . — ISSN . — doi : . 28 ноября 2020 года.

Литература

  • Chua, Leon O. « », IEEE Transactions on Circuit Theory. 18.5 (1971): 507—519.
  • Strukov, Dmitri B., et al. « .» // Nature 453.7191 (2008): 80-83.

Ссылки

  • Олег Нечай // Компьютерра-Онлайн, 3 февраля 2011 года
  • Бёрд Киви, // 3DNews, 18 декабря 2014
  • // Ссылки на научные работы о мемристорах
Источник —

aoibhe
  • 2020-02-25
  • 1
  • Tags:

Same as Мемристор

The title for the last searches