有機憶阻器再創紀錄,但未來是否有機會顛覆記憶體市場?

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 03 日 7:45 | 分類 尖端科技 , 材料 , 記憶體 follow us in feedly

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,始終處於實驗階段,但這個傳說可能將實現。來自新加坡、美國和印度的國際團隊研究出一種新型有機憶阻器,不只速度快且穩定性高,保存資料的時間更打破原有紀錄。




憶阻器(Memristor)最早在 1971 年由加州大學柏克萊分校的蔡少棠教授提出,概念取自於「記憶」(Memory)和「電阻器」(Resistor)兩個字的組合。他認為電阻、電容和電感代表電子學中電壓、電流、電荷和磁通量 4 項重要元素之間的關係,但代表電荷和磁通量之間關係的元件尚未存在,於是將其命名為憶阻器。

憶阻器的特性在於電阻並不固定,會因為通過的電荷不同而改變,當電荷不再通過時,電阻就會停留在最後通過的值而不再改變。如果電荷是流進水管的水,電阻是水管的直徑,憶阻器就像隨著水流改變粗細的水管。如果水從一個方向流過,那水管就會變粗;如果水從反方向流過,那水管就會變細;如果水停了,水管就會維持最後的直徑。利用這樣的特性,得以「記憶」曾經通過的電流量。

▲ 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記憶體,即使關閉電源也能保存資料的內容,而且能以更小的空間儲存資料,足以取代現有的快閃記憶體。此外,憶阻器與人腦神經突觸的屬性類似,可能可以幫助模擬人腦的特徵,加速人工智慧的進展。但由於技術上的困難,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 率領的團隊成功研發出固態憶阻器,這種憶阻器以無機二氧化鈦為原料,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記憶體,更想藉此打造全新的電腦型態。雖然惠普曾在 2010 年宣稱將與南韓半導體公司 SK 海力士(SK Hynix)合作,在 2013 年推出憶阻器產品,但始終停留在只聞樓梯響的階段。

由新加坡大學、印度科學協會(IACS)和耶魯大學合作的國際團隊選擇有機物為原料,打造新型的憶阻器。這款憶阻器由過渡金屬釕和有機材料「azo-aromatic ligands」所組成,而且即使成分有有機分子卻相當穩定。新型的有機憶阻器能在 50 奈秒內切換狀態,並能在無電力狀況下保存資料長達 11 天。更重要的是,這種有機憶阻器的原料既不罕見也不危險,技術上易於製造且和現有技術相比,在成本具相當競爭力。團隊領導人 Thirumalai Venky Venkatesan 表示,將尋求工業合作夥伴,以期發揮這項材料的功能。

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,如果產品真的成功,將大大顛覆整個電子產業,並改變人們的日常生活。

(首圖來源:shutterstock)

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