Через три года мемристоры заменят транзисторы

Мемристоры существенно проще транзисторных схем, способны сохранять информацию в отсутствии тока и могут использоваться для вычислений.

Учёные из исследовательского центра Hewlett-Packard достигли существенных успехов в разработке логических элементов - мемристоров, которые смогут заменить полупроводниковые транзисторы в электронных устройствах.

Год от года разработчикам удаётся всё дальше уменьшать полупроводники, чтобы обеспечить большее количество логических элементов и, соответственно, повысить производительность чипов. Вскоре уменьшать будет некуда - элементы по своему размеру приближаются к размеру атома.

Именно поэтому чрезвычайно интересны иные технологии, которые могут заменить полупроводники. Теория мемристоров была разработана ещё в 1971 году американским инженером Леоном Чуа, но тогда эти элементы считались явлением исключительно теоретическим. Создать же рабочий образец такого логического элемента учёные Hewlett-Packard смогли лишь в 2008 году.

Мемристоры устроены существенно проще цепей полупроводниковых транзисторов, способны сохранять информацию даже в отсутствие электрического тока и, что самое главное, могут использоваться как для хранения данных, так и для вычислений. Этот элемент способен менять своё сопротивление. Подробнее о том, каким образом мемристоры работают, можно прочитать в статье Юрия Ревича "Мемристоры или Что день грядущий нам готовит".

Некоторое время назад исследователи объявили о создании нового метода хранения и получения информации из большого трёхмерного массива, состоящего из мемристоров. Он позволит не создавать схемы из множества переключателей и заменить их одним мемристором, что, в свою очередь, поможет создавать новые классы вычислительных устройств даже после того, как двумерная система достигнет своего физического предела.

Современные мемристоры уже способны переключаться практически с той же скоростью, что и полупроводниковые транзисторы. К тому же, время хранения информации на них и количество циклов перезаписи ограничено лишь физическими свойствами материала.

По словам Чуа, можно считать, что наш мозг состоит из мемристоров, под которыми он понимает работу синапсов. "Теперь мы можем сами собрать мозг", - говорит он.

Есть ли у HP конкуренты? IBM и Intel продвигают память с изменением фазового состояния. Она основана на переходе материи из аморфного в кристаллическое состояние, однако скорость такой памяти пока что оставляет желать лучшего.

Мемристоры HP представляют собой сверхтонкую плёнку из двуокиси титана, в которой электрический ток может сдвигать атомы. После изменения позиции атома, даже на нанометр, сопротивление материала меняется и это изменение можно зарегистрировать. Поскольку позиция не меняется после отключения электрического тока, технология, к тому же, позволяет создавать устройства с чрезвычайно низким энергопотреблением.

Слова Чуа о возможности создания подобия человеческого мозга, конечно же, преувеличение - учёным ещё есть над чем поработать. Но, по словам физика Стэна Уильямса, который также трудится над мемристорами в стенах лабораторий HP, через три года у технологии не будет конкурентов, а уменьшать масштаб мемристоров можно будет ещё в течение долгого времени. Обычно новые поколения полупроводников появляются каждые три года и через три-четыре поколения транзисторы достигнут своего предела.