Компания HP раскрыла всему свету секрет
Ученые из компании Hewlett-Packard (HP) совершили важный прорыв в создании мемристоров – еще одного фундаментального элемента электроники. Мемристоры, как пассивный элемент с памятью состояний, способен эффективно заменить нынешние типы энергонезависимой памяти, включая флэш-память NAND, а в некоторых аспектах может побороться даже с микросхемами оперативной памяти DRAM. Важность нового сообщения от компании HP заключается в публичном раскрытии механизмов – физических и химических – применяемых для создания реальных работоспособных мемристоров.
» Нажмите, для открытия спойлера | Press to open the spoiler «
Название «мемристор» происходит от английских слов «memory resistor» (резистор с памятью), а его разработка была предложена еще в далеком 1971 году. Мемристор должен стать четвертым базовым элементом для современной электроники, которая до сих пор строится всего на трех типа элементов – транзисторах, конденсаторах и резисторах. Теперь же, как заявляет Стэнли Уильямс (R. Stanley Williams), руководитель исследовательской группы HP, создающей мемристоры, исследования вплотную подошли к стадии массового производства.
Главное преимущество мемристоров по сравнению с составными ячейками памяти заключается в том, что мемристор теоретически может работать в 10 раз быстрее, чем флэш-память, расходуя в 10 раз меньше энергии. Кроме того, мемристоры легко укладываются в блоки, что должно обеспечить небывалую плотность информации в твердотельных запоминающих устройствах.
Ячейки мемристоров на поверхности стандартных микросхем будут изготавливаться по технологическим процессам с самым малым размером элементов. Сами мемристоры образуются в местах пересечения нановолокон. Сейчас исследовательское подразделение HP работает над образцами мемристоров, размер которых не превышает 3 нанометров, время переключения состояния – порядка 1 наносекунды, а плотность информации – до 20 гигабайт на квадратный сантиметр.
Стоит еще раз напомнить принцип работы мемристора – приложенный к мемристору заряд сдвигает так называемую «кислородную вакансию» (oxygen vacancy) из одного слоя диоксида титана в другой, изменяя сопротивление элемента в миллион раз. Следующий заряд достаточной мощности может вернуть прежнее сопротивление элемента, либо считать состояние мемристора (0 или 1). Принципы изготовления мемристоров по версии HP изложены в статье, опубликованной в свежем номере журнала Nanotechnology. Главным автором статьи указан Джон Пол Стрэчен (John Paul Strachan).
В технологии изготовления мемристоров авторы сумели согласовать электрические свойства элемента с локальной атомной структурой, химическими связями и температурой. Единый канал проводимости образован осажденным слоем диоксида титана. При прохождении достаточно сильного тока Джоулева теплота вызывает кристаллизацию оксида рядом с проводящим каналом, что в итоге приводит к появлению локальной точки нагрева рядом с нижним электродом – эта точка служит переключателем состояния. Работа ученых из HP подробно описывает, как именно происходят устойчивые и обратимые изменения сопротивления элемента в микроскопических масштабах.
Применение мемристоров в практической работе, как выяснилось, дело не такого уж далекого будущего. В конце прошлого года компания HP объединила усилия с корейским производителем памяти Hynix – совместно компании планируют выпустить серийную резистивную память с произвольным доступом ReRAM (Resistive Random Access Memory) уже в 2013 году.
Кроме использования в традиционной компьютерной памяти, мемристоры могут найти свое место и в более экзотических приложениях. Удивительные свойства мемристоров хорошо имитируют работу синапсов – нервных узлов, координирующих связь между нейронами в мозге. Уже сейчас ученый Вэй Лу из Мичиганского университета работает над созданием рабочей системы синапсов для моделирования мозга кошки. Очередной успех HP в создании серийных мемристоров существенно приближает Вэя Лу к цели, практически недостижимой при использовании традиционных компьютерных элементов и технологий.
По материалам сайта The Register
