有機憶阻器再創紀錄, 但未來是否有機會顛覆存儲器市場?

憶阻器是傳說中電阻器, 電容器和電感元件以外的電路第四元件, 始終處於實驗階段, 但這個傳說可能將實現. 來自新加坡, 美國和印度的國際團隊研究出一種新型有機憶阻器, 不只速度快且穩定性高, 保存資料的時間更打破原有紀錄.

憶阻器 (Memristor) 最早在 1971 年由加州大學柏克萊分校的蔡少棠教授提出, 概念取自於 '記憶' (Memory) 和 '電阻器' (Resistor) 兩個字的組合. 他認為電阻, 電容和電感代表電子學中電壓, 電流, 電荷和磁通量 4 項重要元素之間的關係, 但代表電荷和磁通量之間關係的元件尚未存在, 於是將其命名為憶阻器.

憶阻器的特性在於電阻並不固定, 會因為通過的電荷不同而改變, 當電荷不再通過時, 電阻就會停留在最後通過的值而不再改變. 如果電荷是流進水管的水, 電阻是水管的直徑, 憶阻器就像隨著水流大小改變粗細的水管. 如果流過的水量 (電荷) 大, 那水管就會變粗 (電阻增加) ; 如果流過的水量 (電荷) 小, 那水管就會變細 (電阻減少) ; 如果水停了, 水管就會維持最後的直徑.

利用憶阻器的特性來打造存儲器, 即使關閉電源也能保存資料的內容, 而且能以更小的空間儲存資料, 足以取代現有的快快閃記憶體儲器. 此外, 憶阻器與人腦神經突觸的屬性類似, 可能可以幫助類比人腦的特徵, 加速人工智慧的進展. 但由於技術上的困難, 憶阻器的概念提出時只被視為理論上的存在.

2007 年惠普 (HP) 宣布由 Richard Stanley Williams 率領的團隊成功研發出固態憶阻器, 這種憶阻器以無機二氧化鈦為原料, 形成一片雙層薄膜. 惠普打的算盤不僅是利用憶阻器取代快快閃記憶體儲器, 更想藉此打造全新的電腦型態. 雖然惠普曾在 2010 年宣稱將與韓國半導體公司 SK 海力士 (SK Hynix) 合作, 在 2013 年推出憶阻器產品, 但始終停留在只聞樓梯響的階段.

由新加坡大學, 印度科學協會 (IACS) 和耶魯大學合作的國際團隊選擇有機物為原料, 打造新型的憶阻器. 這款憶阻器由過渡金屬釕和有機材料 'azo-aromatic ligands' 所組成, 而且即使成分有有機分子卻相當穩定. 新型的有機憶阻器能在 50 奈秒內切換狀態, 並能在無電力狀況下保存資料長達 11 天. 更重要的是, 這種有機憶阻器的原料既不罕見也不危險, 技術上易於製造且和現有技術相比, 在成本具相當競爭力. 團隊領導人 Thirumalai Venky Venkatesan 表示, 將尋求工業合作夥伴, 以期發揮這項材料的功能.

雖然距離實際上市還要一段時間, 但以這項憶阻器的容量和特性, 如果產品真的成功, 將大大顛覆整個電子產業, 並改變人們的日常生活.

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