Nu finns memristorkretsen

2008-12-01 09:08  
Memristorn utgörs av korsningen mellan två trådar med ytor av titanoxid. På bilden syns 17 stycken på en rad, var och en 50 nanometer bred, i en tidig prototyp. Foto: Stan Williams, HP Labs Foto: Stan Williams, HP Labs

Forskare vid Hewlett-Packard har bytt ut en del av transistorerna i en datorkrets mot så kallade memristorer – vårens stora elektronikupptäckt. Kombinationen kan ge halvledarbranschen ett fartryck.

– Memristorer görs med samma material som vanliga integrerade kretsar, så har det visat sig att det är väldigt lätt att bygga dem tillsammans med transistorer.

Det säger Stan Williams, ledare för HPs forskarlag bakom vårens förverkligande av den första memristorn, till tidningen Technology Review.

Qiangfei Xia, som också är med i forskarlaget, har utvecklat den första kretsen där memristorer och transistorer används sida vid sida. Eller rättare sagt ovanpå varandra. Nät av memristorer har staplats på varandra, ovanför transistorlagren i en så kallad FPGA, en krets där signalvägarna kan kopplas om i efterskott, efter att kretsen har tillverkats.

Varje memristor kan ersätta flera transistorer, och till skillnad från transistorn så drar memristorn bara ström när den ska byta läge från en etta till en nolla eller tvärtom. Därför skulle memristorer kunna användas för att göra om befintliga kretskonstruktioner till snabbare, billigare och strömsnålare varianter.

Memristorerna används särskilt för att ersätta just de transistorer i FPGAn som är ”konfigurerbara”, det vill säga justerbara i efterskott. Det väcker förhoppningar om att FPGAer, genom att de blir snabbare och strömsnålare, skulle kunna konkurrera med oföränderliga skräddarsydda kretsar, så kallade asicar, i serietillverkning där de senare hittills har utklassat FPGAerna.

Möjligheten att stapla memristorerna öppnar också vägen för nya tredimensionella minnesstrukturer gjorda i så kallad cmos, den sedan länge standardmässiga processen för vanliga halvledarkretsar. Ett års videofilm skulle kunna rymmas i en minnesstickas utrymme, hävdar experter.

Färdiga produkter baserade på memristorer spås finnas på marknaden om något år.

Den nya kretsen presenterades vid en konferens i USA om memristorteknik, Memristor and memristive systems symposium. Där lade andra forkargrupper stor tonvikt vid beröringspunkterna mellan memristorer och nervsystem i levande varelser.

Forskaren Massimiliano Di Ventra, från Kalifornienuniversitetet, har forskat kring amöbors sätt att förändra sitt beteende. De kan enligt honom förklaras av en memristor i kombination med en så kallad LC-krets, det vill säga spolar, kondensatorer och motstånd, refererar tidningen Electronic Engineering Times.

Han lade också fram belägg för att mikroskopiska memristorfunktioner finns hos levande organismer med såväl en som flera celler.

I datorkretsar används memristorerna med fullt utslag för att signalera antingen etta eller nolla. Men i andra sammanhang kan man utnyttja deras mellanlägen. Så har forskaren Greg Snider, även han från HP Labs, skissat på ett så kallat neuralt nätverk, där memristorer motsvarar synapserna i en hjärna. Han hävdade att HPs korsformade memristorer är tio gånger mer kompakta än människans hjärnsynapser.

Så funkar memristorn

Memristorn är en grundläggande, men först i våras förverkligad, elektronisk komponent. Den byggs som två korslagda ledande trådar med ytor av titandioxid. Den ena trådens yta är dopad med så kallade hål motsvarande syreatomer, och har därmed blivit halvledande.

Genom att koppla ström i olika riktning kan syrehålen vandra fram eller tillbaka mellan trådarna. Det speciella för memristorn är att de kringflyttande syrehålen då förändrar trådarnas resistans, det vill säga trådkorsningarna ”minns” vilken ström de har burit igenom sig tidigare, och därför kan de användas för minnen.

Många trådar kan läggas tvärs över varandra som i ett rutnät, där varje korsning blir en memristorfunktion. Den enskilda memristorn styrs genom att spänning med viss polaritet läggs samtidigt över dess längsgående och dess tvärgående tråd.

Alexander Kristofersson

Mer om: HP Memristor

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt