211service.com
Memristorer gjør chips billigere
Hele bransjer og forskningsfelt er viet til å sikre at datamaskiner fortsetter å bli raskere hvert år. Men denne trenden kan begynne å avta ettersom komponentene som brukes i elektroniske kretser krympes til størrelsen på bare noen få atomer. Forskere ved HP Labs i Palo Alto, CA, satser på at en ny grunnleggende elektronisk komponent – memristoren – vil holde datamaskinkraften økende med denne hastigheten i årene som kommer.
Maskinvareoppgradering: Forskere fjernet transistorer fra det nederste laget av denne silisiumbaserte brikken (vist i gult og blått) og erstattet dem med færre memristorer i topplaget (vist i rødt). Memristorer kan gjøre arbeidet med transistorer, men krever mindre kraft og plass. Ifølge HP kan de revolusjonere integrerte kretser og minneteknologi.
Memristors ble først spådd i 1971 av Berkeley-professor Leon Chua . De er enheter i nanoskala med unike egenskaper: en variabel motstand og evnen til å huske motstanden selv når strømmen er av.
Etter å ha gjenoppdaget Chuas arbeid, bygde forskere ved HP Labs den første fungerende memristoren i mai i år. Og forrige uke, den første noensinne Memristor og Memristor Systems Symposium , i Berkeley, CA, viste det samme teamet hvordan memristorer kan integreres i fungerende kretser. Kretsene deres krever færre transistorer, noe som gjør at flere komponenter (og mer datakraft) kan pakkes inn i det samme fysiske rommet mens de også bruker mindre strøm for å fungere.
Vi prøver å gi Moores lov et løft, sier hovedforsker Stan Williams , en seniorforsker ved HP, og refererer til en spådom gjort av Intel-grunnlegger Gordon Moore om at antall transistorer på en datamaskinkrets (og derfor datamaskinytelse) bør dobles omtrent hvert annet år.
Økt ytelse har vanligvis betydd å krympe komponenter slik at flere kan pakkes inn på en krets. Men i stedet fjerner teamet til Williams noen transistorer og erstatter dem med et mindre antall memristorer. Vi prøver ikke å samle flere transistorer på en brikke eller inn i en bestemt krets, sier Williams. Hybrid memristor-transistorbrikker har virkelig løftet om å levere mye mer ytelse.
En memristor fungerer mye som en motstand, men med en stor forskjell: den kan endre motstand avhengig av mengden og retningen til spenningen som påføres og kan huske motstanden selv når spenningen er slått av. Disse uvanlige egenskapene gjør dem interessante fra både et vitenskapelig og ingeniørmessig synspunkt. En enkelt memristor kan utføre de samme logiske funksjonene som flere transistorer, noe som gjør dem til en lovende måte å øke datamaskinens kraft på. Memristorer kan også vise seg å være et raskere, mindre, mer energieffektivt alternativ til flashlagring.
Selv om memristorforskning fortsatt er i sin spede begynnelse, jobber HP Labs med en håndfull praktiske memristorprosjekter. Og nå har Williams team demonstrert en fungerende memristor-transistor hybridbrikke.
Fordi memristorer er laget av de samme materialene som brukes i vanlige integrerte kretser, sier Williams, viser det seg å være veldig enkelt å integrere dem med transistorer. Teamet hans, som inkluderer HP-forsker Qiangfei Xia, bygde en feltprogrammerbar gate-array (FPGA) ved å bruke en ny design som inkluderer memristorer laget av halvlederen titandioksid og langt færre transistorer enn normalt.
Ingeniører bruker ofte FPGA-er for å teste prototypebrikkedesign fordi de kan rekonfigureres til å utføre en rekke forskjellige oppgaver. For å være så fleksibel er imidlertid FPGA-er store og dyre. Og når designet er ferdig, forlater ingeniører generelt FPGA-er for slankere applikasjonsspesifikke integrerte kretser.
Når du bestemmer deg for hvilken logikkoperasjon du vil gjøre, snur du faktisk en haug med brytere og konfigurasjonsbiter i kretsen, sier Williams. I den nye brikken utføres disse oppgavene av memristorer. Det vi ser på er i hovedsak å trekke ut alle konfigurasjonsbitene og alle transistorbryterne, sier han.
Ifølge Williams kan bruk av memristorer i FPGA-er bidra til å redusere kostnadene betydelig. Hvis ideene våre slår ut, vil denne typen FPGA endre balansen fullstendig, sier han.
Til syvende og sist kan de neste årene bli svært viktige for memristorforskning. Akkurat nå er den største hindringen for å få memristorer på markedet å ha [så få] mennesker som faktisk kan designe kretser [ved å bruke memristorer], sier Williams. Likevel spår han at memristorer vil ankomme kommersielle kretser i løpet av de neste tre årene.