忆阻器取得重大突破 或许可取代硅晶体管
记忆电阻器可以进行逻辑运算
惠普公司(HP)工程师8日公布研发忆阻器(memristor)组件设计的进展。这项组件可能在数年后取代传统内存,更被视为下个世代运算芯片组件。科学家认为,公众将在3年内看到忆阻器电路,其或许可取代目前似乎已经处于“穷途末路”的硅晶体管,最终改变整个电脑行业。
忆阻器为内存电阻器的简称,是1971年由加州柏克莱大学电机工程教授蔡少棠提出的假说,但直到2008年才在惠普实验室制作成原型。
忆阻器最受期待的特点,是能利用比传统晶体管更少的空间储存相同数据。这项特点至为重要,因为专家相信闪存等传统晶体管芯片,最终将无法再藉由缩小体积提升储存能力。
惠普实验室工程师威廉斯(Stan Williams)表示,研发忆阻器的两年来,他的团队将忆阻器的交换速率提升到现今传统硅晶体的速率,且测试后证实忆阻器能稳定执行数十万次读写。
威廉斯说,惠普可能在三年后生产出能与闪存竞争的产品,将能在1平方公分的面积上储存20GB(千兆位组)。目前晶体管制程是30至40奈米,但威廉斯说惠普正在研发3奈米忆阻器,且能在约十亿分之一秒(ns)内交换一个周期,相当于目前先进内存的速度。
惠普的技术原理是在一层二氧化钛超薄膜上,利用电流移动原子。当一个原子移动后,即使仅移动一奈米,也会改变薄膜的电阻。电阻改变在电流消失后仍会持续,这项特性也使忆阻器成为超低耗能装置的可能材料。
关于忆阻器的讨论都聚焦于数据的储存,但惠普在自然期刊的一篇科技论文中,谈到利用忆阻器执行芯片所进行的重要任务,例如计算机执行运算所需的交换功能。
目前数据储存与逻辑演算始终都由不同的组件执行。一个微$处理器$芯片必须从内存芯片抓取数据,对数据进行数学运算,再将结果送回给内存芯片。这些工作有时是由单一芯片完成,但数据仍需在芯片上不同部分、不同的晶体管间传递。
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