Only Perception: 憶阻器晶片更快更便宜的電腦？

2009-03-21

憶阻器晶片更快更便宜的電腦？

Memristor chip could lead to faster, cheaper computers
http://www.physorg.com/news156526733.html

March 17th, 2009

(PhysOrg.com) -- 憶阻器（memristor，記憶電阻）是一種電腦元件，在一簡單封裝中提供記憶與邏輯功能。它有潛力使半導體產業改觀，使得更小、更快、更便宜的晶片與電腦成為可能。

一位 Michigan 大學電機工程師藉由打造一款由奈米等級憶組器所組成的晶片（可儲存 1 Kb 的資訊），往這個目標靠近一步。

先前，因為可靠性與可複製性（reproducibility）問題，只有數個憶阻器電路而非這麼大規模的陣列被證明過。雖然 1 Kb（1024 bits）並不是這麼大量的資訊，研究者們仍認為那是一種躍進，那將使得它更容易擴大這種技術，因而能夠儲存更多資料。

"我們基於矽憶阻系統（memristive system）證明了一種與 CMOS 相容的、超高密度的記憶陣列。這是重要的第一步，" Wei Lu（音譯：呂煒）說，電機工程與電腦科學系助教授。CMOS 代表互補金氧半導體。那是現代微晶片中所使用的技術。

Moore's law（摩爾定律），技術將使得安裝在 IC 上的電晶體數量每二年就會加倍，那自 1960 年代中期至今都有效。在晶片上的電晶體愈多，晶片運作速度就會愈快。不過這會愈來愈難達到，Lu 表示。

"這種電晶體規模現在面臨數種實際與基礎上的挑戰，包括電晶體縮小時，所增加的功率耗損（power dissipation）、難以安排所有必要的互連以及最小化裝置變化的高成本，" Lu 表示。"憶阻器有更簡單的結構且對於記憶體這樣的應用有吸引力，因為將較多數量的它們封裝在單一晶片上，以達成最高可能密度會更加容易。"

基於憶阻器之記憶晶片的密度至少會是一個數量級（十倍），高於目前基於電晶體的晶片。如此高密度之電路也能非常快速，Lu 說。例如，你可以將資料儲存在憶阻器記憶體上，其速度比儲存在今日的快閃記憶體要快上三個數量級（一千倍）。

憶阻器記憶體的另一種優勢是，它不像今日的 DRAM 那樣會揮發。DRAM 每秒就要覆寫好幾次，因為它會隨著時間消逝。憶阻器記憶體並不需要被覆寫。它更加穩定。

Lu 表示，憶阻器能為普適性記憶體（universal memory）開啟一扇門。且因為它們能被塞到 IC 上的密度如此之高，所以憶阻器也為強健的、在生物學上獲得靈感的邏輯電路，提供了希望。

在人類腦中的每一個神經元透過突觸與一萬個其他神經元相連，Lu 說。工程師無法憑藉今日基於電晶體的電路達成那種連結。但憶阻器電路或許有潛力克服這種問題。

※ 相關報導：

＊ High-Density Crossbar Arrays Based on a Si Memristive System
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl8037689