В исследовательских лабораториях компании Hewlett-Packard создан новый элемент электронных схем, который прежде существовал лишь в теории. Разработчикам удалось создать "мемристор" (от англ memory - память и resistor - резистор). Новое микроскопическое устройство, по словам HP, способно в корне изменить устройства и методы хранения электронных данных.
Мемристоры позволят создавать чипы памяти будущего, которые способны сохранять данные без электричества на протяжении длительного периода времени, что позволит избежать долгого процесса загрузки компьютеров, повысить их производительность, а также многократно снизить энергопотребление электронной техники.
Само понятие "Мемристор" было впервые введено в обиход в далеком 1971 году профессором калифорнийского университета Леоном Чуа, тогда же были описаны основные свойства и показатели этого устройства. Однако на то, чтобы реализовать эту идею на практике, потребовалось 37 лет.
В HP говорят, что их новинка пришлась особенно ко времени, так как многие мировые производители сейчас заняты разработкой новых типов электронной памяти и энергосберегающих технологий. "В зависимости от особенностей реализации технология мемристоров может найти применение как в цифровых устройствах, например, в фотоаппаратах или плеерах, так и в производительных компьютерных и серверных системах", - говорят в HP.
На сегодня в большинстве случаев в цифровых системах применяются разновидности флеш-памяти, но по прогнозам специалистов, после 2016-2017 года она постепенно отойдет в историю, так как не обладает большим запасом емкости и производительностью. А вот у технологии мемристоров, как и у ряда других разработок, связанных, в частности, с магнитным сопротивлением, такой запас имеется.
"Можно предположить, что мемристоры после их промышленного изготовления могут эффективно сочетаться и с другими схемами и технологиями хранения данных в компактной и энергоэффективной форме", - говорит руководитель исследовательских проектов HP Стенли Уильямс. "Флеш-чипы в большинстве случаев начинают терять данные после года хранения без доступа к электрическому току, мемристоры, напротив, способны без проблем хранить данные значительно дольше, сохраняя информацию о том, когда в последний раз через них прошел электрический заряд", - сказал он.
В лаборатории HP в Пало-Альто (шт Калифорния, США) исследователи построили рабочий прототип мемристора, поместив микроскопические пленки диоксида титана между двумя электродами и пропустили через них электрический ток. "Мемристоры способны запоминать свое состояние в момент прохождения заряда при помощи изменения своей атомной структуры. Фактически заряд мемристора может соответствовать заряду пропущенного тока. В этом заключается принципиальное отличие этих устройств от всех других", - пояснил Уильямс.
Сам разработчик технологии мемристоров Леон Чуа отметил, что он счастлив, что его концепция была реализована на практике. В начале 70-х годов он попытался реализовать мемристор при помощи расчетов, в результате которых был сделан вывод о необходимости наличия еще одного особого элемента, дополняющего классическую схему - конденсатор, резистор и индуктор. Этот элемент был должен обладать памятью. Чуть позже он реализовал эту систему при помощи батареек, но 35 лет назад технологии не позволяли оперировать наночастицами, а потому его мемристор получился довольно громоздким и непрактичным.
В HP не исключают возможности совмещения их разработки с новинками других производителей, например, компании Nymonix (бывшее совместное предприятие Intel и STMicroelectronics), которая создает память PRAM (Phase-change Random Access Memory). Эта разработка обладает расширенным ресурсом, позволяющим гарантировать более 100 миллионов циклов записи, однако память будет энергонезависимой и расчетное время продолжительности хранения данных превысит 10 лет.
Кроме того, мемристоры вполне могут быть и гибкими. В американском Национальном институте стандартов и технологий NIST разработан первый гибкий и готовый к промышленному использованию мемристор. В основе созданного в NIST мемристора находятся соединения на базе оксида титана и прозрачных многослойных полимерных пленок. В институте говорят, что гибкий модуль памяти для работы требует менее 10 вольт, причем свою работоспособность он сохраняет даже после 4000 сгибаний.
"Мы хотели создать гибкий компонент памяти, который бы оказался пригоден для использования в метрологии и гибкой электронике. Созданная технология производства предусматривает сравнительно дешевое производство компонентов, что делает гибкий мемристор пригодным для широкого использования", - говорит Надин Геркель-Хакетт, один из разработчиков мемристоров.
Смотрите также:
