惠普「憶阻器」設計 將掀記憶體革命

【經濟日報】2010.04.09
惠普公司（HP）工程師8日將公布研發「憶阻器」（memristor）元件設計的進展。這項元件可能在數年後取代傳統記憶體，更被視為下個世代運算晶片元件。
「憶阻器」為記憶體電阻器的簡稱，是1971年由加州柏克萊大學電機工程教授蔡少棠提出的假說，但直到2008年才在惠普實驗室製作成原型。
憶阻器最受期待的特點，是能利用比傳統電晶體更少的空間儲存相同資料。這項特點至為重要，因為專家相信快閃記憶體等傳統電晶體晶片，最終將無法再藉由縮小體積提昇儲存能力。
惠普實驗室工程師威廉斯（Stan Williams）表示，研發憶阻器的兩年來，他的團隊將憶阻器的交換速率提升到現今傳統矽晶體的速率，且測試後證實憶阻器能穩定執行數十萬次讀寫。
威廉斯說，惠普可能在三年後生產出能與快閃記憶體競爭的產品，將能在1平方公分的面積上儲存20GB（十億位元組）。目前電晶體製程是30至40奈米，但威廉斯說惠普正在研發3奈米憶阻器，且能在約十億分之一秒（ns）內交換一個周期，相當於目前先進記憶體的速度。
惠普的技術原理是在一層二氧化鈦超薄膜上，利用電流移動原子。當一個原子移動後，即使僅移動一奈米，也會改變薄膜的電阻。電阻改變在電流消失後仍會持續，這項特性也使憶阻器成為超低耗能裝置的可能材料。
關於憶阻器的討論都聚焦於資料的儲存，但惠普在自然期刊的一篇科技論文中，談到利用憶阻器執行晶片所進行的重要任務，例如電腦執行運算所需的交換功能。
目前資料儲存與邏輯演算始終都由不同的元件執行。一個微處理器晶片必須從記憶體晶片抓取資料，對資料進行數學運算，再將結果送回給記憶體晶片。這些工作有時是由單一晶片完成，但資料仍需在晶片上不同部分、不同的電晶體間傳遞。