“忆阻器”的诞生

 

　　最近，惠普公司的科学家在《自然》上发表文章称：他们设计出一种电子器件，这种电子器件能制造出体积微小但具有强大生物模仿功能的计算机存储芯片。这一器件被称为“忆阻器”，用它可以制造出高容量的计算机存储芯片，与目前我们普遍使用的DRAM存储芯片相比，在耗能方面有其独特的优势。芯片制造商们将看到比目前DRAM芯片小得多的新型存储体。

 

　　“忆阻器”其实是一个拥有超强存储功能的电阻器，它甚至有可能使当前广泛使用的逻辑电路的更新换代成为现实。逻辑电路是一组可编程序的芯片，即人们所熟知的现场可编程序门阵列，在新型电路的快速成型以及订制芯片的制造中有着广泛的运用。“忆阻器”在庞大插值阵列的存储及检索能力方面得到人们的关注，这里所说的插值并非仅仅指传统芯片所采用的二进制（1，0）形式。有了这种能力就使得计算机能够更趋近于生物智能化，使得从机械视觉到具有逻辑思维的人工智能方面的应用有可能得到突飞猛进的发展。

 

 

商业化还有多远？

 

　　研究者们认为“忆阻器”可能较早地运用在计算机存储方面，但其另外一些功能的运用还尚需时日。众所周知，除非新技术能大大降低成本或在该领域有尤其突出的优势，否则新技术被完全采用的可能性将是微乎其微。“目前，此项技术是否会大规模运用尚不得而知。”美国圣母玛利亚大学纳米科学技术研究中心主任沃尔夫冈·波罗德（Wolfgang Porod）如是说。

 

　　“此项技术应尽快商业化，”R·斯坦利·威廉姆斯（R.Stanley Williams）表示，“它应该被放在快速通道上。”威廉姆斯是惠普公司量子科学研究室的主任。

 

 

“忆阻器”探索之路

 

　　蔡少堂先生——美国伯克利大学加利福尼亚分校的电子工程师，在1971年曾预言过此项技术。蔡先生在近日的电话采访中表示，他之前的研究文献中曾提及一种未能被解释的运动。但是，他近几十年来并未继续研究此项技术。所以，几个月前，在他接到惠普科学家的电话时大吃了一惊。物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）曾在1959年提到了建立原子尺度系统的可能性，并预言“实际上还有巨大的空间”；而惠普科学家们的研究成果直指这一论述。

 

　　蔡先生说：“我看到了新技术的各种可能，感到非常激动。”蔡先生所做的基础理论研究体现在一篇名为《“忆阻器”——遗失的电子器件》的论文中。这篇论文论述道：根据基础电子学说，除了三大基础电路元件——电阻器、电容器和电感器，一定存在着第四大电路元件。所以惠普的研究团队将他们的论文命名为“发现遗失的电子器件”。

 

　　惠普的科学家们表示，在二氧化钛中发现的这一存储载体历经了数十年的艰辛探索。几十年来，科学家们致力于发现一种新的有机分子作为纳米大小的开关。产业和学术领域的研究者们都希望能找到一种新的单分子大小的开关，在半导体产业电路光刻技术达到技术瓶颈时用来取代晶体管。“忆阻器”是和IBM、Intel公司正在研究的称之为阶段转换记忆的固态存储截然不同的一种存储方式。阶段转换记忆，需要热量来使一种玻璃质的材料从无定形态融成水晶质状态再回到无定形态。根据惠普科学家们的研究，这一转换速度更慢且需要更多能量。

 

 

“忆阻器”未来之路

 

　　惠普的科研团队已成功设计出建立在“忆阻器”基础上的电路，只有15纳米大小（一个分子的直径约是十分之一纳米）。威廉姆斯说，最终“忆阻器”只有4纳米大小。与之对照的是，目前半导体的最小的元件是45纳米，而且将这些元件缩小至20纳米以内的可能性微乎其微。

 

　　由于“忆阻器”的概念是由蔡先生在大约40年前提出的，所以属于公共领域范畴。而惠普的科学家们则为他们的工作提出了专利申请。

 

　　此项新技术面临的最大局限就是“忆阻器”的速度只有目前DRAM记忆器的十分之一。然而，“忆阻器”能和DRAM在同样的半导体工厂里生产。