JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 ETN.fi  Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
tisdag 22 september 2020 VECKA 39
Dagens elektriska kretsar byggs som bekant upp av resistorer, induktorer och kapacitanser. Forskare på Hewlett-Packard har nu utvecklat en fjärde grundläggande komponent, kallad memristor, baserad på en 40 år gammal teori. Snabbare minnen och tätare neurala nät är de två tillämpningar som ligger närmast till hands. 
Redan 1971 föreslog forskaren Leon Chua att ett element han kallade memristor borde finnas och vara användbart. Nu har ett forskarlag på Hewlett-Packard visat att Chua hade rätt, och presenterar resultatet i senaste utgåvan av Nature (länk till ingress).

En memristor blir mer eller mindre resistiv beroende på hur mycket ström som passerat genom den. Resistansen bibehålls efter det att strömmen slagits från, därav namnet memristor som en kombination av memory och resistor. Memristorns funktion och dess förhållande till resistans, kapacitans och induktans beskrivs i Wikipedia (länk).

Vid varje given tidpunkt fungerar memristorn som vilken resistor som helst. Men resistansen ändras beroende på hur mycket laddning som flödat genom den, ungefär som en kondensators egenskaper förändras beroende på hur mycket spänning som lagts över den.

Memristorns förmåga att snabbt växla mellan ledare och isolator gör att den - precis som en transistor - kan användas till att slå på och av ström. Eftersom den därtill kan komma ihåg vilken resistansnivå den satts till kan den i teorin även användas för snabba, täta, icke-flyktiga minnen, och för inlärning i neurala nät.

Haken har dock varit memristorn varit en rent teoretisk konstruktion fram till i fjol, då forskare på HP visade den första fungerande prototypen, i nanoskala. HPs memristor består av två 5 nm tunna lager titandioxid mellan två metallkontakter, gjorda av 50 nm tunna platinatrådar. Det ena titandioxidlagret har normalt förhållande mellan titan och syre, medan det andra har färre syreatomer än vanligt. De saknade syreatomerna skapar tomrum inuti materialet som ändrar dess elektriska egenskaper. Titandioxid är normalt en isolator, men det på syre omättade materialet är en ledare.

I frånslaget läge blockerar det isolerande titandioxidskiktet all ström. Men när en positiv spänning läggs på en av metallkontakterna så flyttas syreatomer mellan titandioxidlagren, varvid resistansen minskar dramatiskt, till omkring en miljondel. När motsatt spänning läggs på drivs syreatomerna tillbaks, varvid resistansen ökar igen. Tiden som spänningen är pålagd styr resistansens storlek.

Nyligen visade HP att företagets memristor även kan användas för ett icke-flyktigt minne. Enligt webbsajten Arstechnica (länk) har HP i sitt labb tagit fram ett 100 Gbits minneschips med tekniken, i en krets som enbart mäter en kvadratcentimeter. Det skulle i så fall vara fem gånger tätare än dagens flashminnen. Enligt Arstechnica tror HP att tekniken håller för en Tbit per kvadratcentimeter, i hastigheter motsvarande dagens snabbaste DRAM.

Ytterligare en möjlighet som företaget utforskar är att använda memristorn till något som liknar neurala nät. Forskningsledaren Stanley Williams säger till tidningen Technology Review att sådana neurala nät kan bli tiotusendelen så små som dagens, där konventionella transistorer kan användas som neuroner och memristorer för kommunikationen mellan dessa.

En prototypkrets med ett memristorbaserat neuralt nät för taligenkänning kan finnas framme redan nästa år, hoppas Williams.

MER LÄSNING:
 
Pappersmagasinet Nyhetsbrev
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)