форумы для свободного общения

Технический форум => Электроника => Искусственный интеллект => Тема начата: john от Февраль 12, 2013, 00:23:12

Название: Мемристоры
Отправлено: john от Февраль 12, 2013, 00:23:12
Это первые принципиально новые электронные компоненты после  кремниевых транзисторов, созданных  в 50-х годах прошлого  века.  Мемристоры  оказались  более  скоростной  и  долговечной, а также  потенциально более дешевой альтернативой флэш-памяти.

 «Если мы решим  сейчас  пересмотреть технологию производства компьютеров,  то будем  просто обязаны использовать мемристорную память,  -  считает Р. Стенли Уильямс, ведущий исследователь и глава группы квантовых исследований (Quantum Science Research, QSR) HP Labs в Пало-Альто, Калифорния. - Это фундаментальная структура для будущей электроники».
 
  О мемристоре,  другими словами - резисторе  с памятью, впервые упомянул профессор Калифорнийского университета Леон Чу еще в 1971  г.  Но мемристорные прототипы HP Labs не демонстрировались публично вплоть до 2008  г.

   Компания HP для  создания мемристоров использует чередующиеся слои диоксида титана и платины. Под электронным микроскопом они выглядят как серии длинных параллельных выступов, образующих «кубики» с размерами ячеек  2х3  нм.  Главное здесь заключается  в том, что два  любых  соседних элемента можно соединить с электрическим переключателем под поверхностью, создавая ячейку памяти. Изменяя напряжение, прилагаемое к  таким «кубикам»,  ученые могут открывать и закрывать крошечные электронные переключатели,  так же  сохраняя данные, как  и  в традиционных чипах флэш-памяти.

 Новый тип памяти получил название ReRAM (Resistive Random Access Memory).  Эти  чипы не только позволяют сохранить вдвое больше данных, чем флэш, но и работают в  1000  раз  быстрее. А еще они  выдерживают до 1 млн. циклов  перезаписи  по сравнению со 100 тыс.  циклов перезаписи у стандартной флэш-памяти. Кроме того, ReRAM читает и записывает данные на сравнимых скоростях, тогда как флэш-памяти требуется для записи  данных гораздо больше времени,  чем для чтения.

  Южнокорейская  компания Hynix  и HP  заключили договор о  сотрудничестве, чтобы  наладить массовое производство чипов ReRAM,  которым найдется применение  во многих портативных устройствах,  в частности в мультимедийных плеерах.  А ведь это означает терабайты музыкальных треков, видео и электронных книг! Первые продукты с новыми чипами памяти ожидают на рынке в 2013  г.

Также  ReRAM придет на смену динамической оперативной памяти в компьютерах. Поскольку она  энергонезависима, то  не будет терять информацию при выключении системы и не будет расходовать электроэнергию, в отличие от DRAM. По мнению Уильямса, грядет эра мгновенной обработки данных.  Сейчас  пользователи чаще не выключают компьютеры, а отправляют их в спящий режим. Но все равно для «пробуждения» компьютерной технике требуется от нескольких секунд до минуты, и лишь после этого доступ к данным будет восстановлен. Устройства, использующие ReRAM,  мгновенно  возвращаются в рабочее  состояние.

 Более того, по словам Уильямса, есть возможность размещать массивы мемристоров внутри чипа один над другим. Это путь к созданию  3D-памяти, позволяющей  более рационально использовать пространство внутри  чипа и  вмещать гораздо больше памяти в одинаковый физический объем.

 «Не существует фундаментальных ограничений на количество слоев, которые мы можем произвести, - объясняет Уильямс. - В ближайшие 10 лет мы можем создать чипы с объемом памяти в петабайт». Это миллион гигабайтов памяти,  и  его достаточно для хранения видео высокой четкости, которого хватило бы на год просмотра.  При этом сам чип размером не больше ногтя.

 «Память - лишь  одна из возможностей применения мемристоров,  и  далеко не единственная. У  данной  технологии гигантский потенциал».

 В ближайшие 20 лет дизайн компьютеров может быть пересмотрен. В 2010  г.  исследователи из HP обнаружили, что мемристоры  допустимо  использовать не только для хранения  данных, но и для логических вычислений. Значит,  теоретически обе эти функции  можно реализовать  на одном чипе.

 И опять слово Уильямсу: «Один мемристор способен заменить множество схем,  что,  в свою  очередь,  позволит упростить архитектуру, дизайн и работу компьютеров». Например, один мемристор  заменит  шесть транзисторов, используемых для создания статичных ячеек RAM в кэш-памяти процессора.

 По мнению Уильямса, мемристорная технология  даст возможность  даже создать искусственные нейронные синапсы,  имитирующие  работу мозга.  В наши дни  это  кажется  лишь  отдаленной перспективой,  но,  главное,  в принципе  возможной.

 «Мемристоры имеют все шансы переписать правила электроники», -  полагает  Супратик Гуха (Supratik Guha), директор департамента физических наук IBM. Однако, по его мнению, технология требует дальнейшего совершенствования. «Они могут иметь потенциал в качестве элементов памяти, - добавляет он. - Но, как и при использовании любой другой технологии, до того как бежать,  вначале следует  ползти, а затем идти».

 Другими словами, мемристорные технологии не  возникнут  неожиданно. Пройдет еще много времени, прежде чем мемристоры станут столь же широко распространенными, как DRAM или флэш-память.