1、可變電阻式存儲器（ReRAM）知道第4類被動元件”嗎?2010/10/0100:00打印E-mail提起雙端子被動元件，讀者想必會想起電阻（R）、電容器（C）、電感器（L）這3種元件。但是你知道嗎？作為繼LCR之后的第4類被動元件”，一種名為"Memristor的元件正在越來越多地被人提及。Memristor是將“Memory與"Resist。r（電阻）”組合而成的造詞，上世紀70年代，力口州大學柏克萊分校（UniversityofCaliforniaBerkeley）教授LeonO.Chua在理論上預言了Memristor的存在。Memristor是一種元件兩端間電壓取決

2、于元件目前狀態（電荷函數）以及元件中所流通電流的雙端子非線性元件。技術金線!Memristor（17個）的試制實例。在17條+1條Pt布線的交匯點上形成了TiO2膜，這一部分將發揮Memristor的功能。首先設想作為內存（ReRAM）開始進行生產，但應用到非易失性邏輯電路上時，惠普設想在CMOS電路的布線層上堆疊這種ReRAM。在被Chua提出之后，Memristor似乎未曾受到太大關注，但在2008年美國惠普發現，新一代非易失性存儲器的一種ReRAM（可變電阻式內存）元件可作為Memristor工作?；萜赵谟鳱ature雜志上公布了這一成果之后，Memristor驟然成為關注的焦點。由于

3、Memristor本身是被動元件，因而可應用于模擬電路，但惠普主要設想的是在數字電路上的應用。雙端子元件的兩端電壓依賴于元件的目前狀態”，如果以數字式思維來考慮的話，這也就意味著順序電路（存儲元件）。Memristor可作為存儲元件工作是理所當然的，但惠普的成果在于：從“ReRAM這種非易失性存儲器元件是一種Memristor”出發，發現Memristor不僅僅是一種存儲元件，還可作為組合電路、也就是邏輯門發揮作用。據惠普介紹，如果是NAND門的話，可由3個Memristor元件來構成。另外，雖然不是電路領域中很普通的邏輯門，如果是“IMP（隱含）門”的話，則可由2個Memristor元件構成

4、。與只要有NAND門就能構成所有的邏輯電路（實際上考慮到面積效率，會與逆變器進行組合）一樣，據說IMP門也能通過與FALSE輸出門組合而構成所有的邏輯電路。如上所述，Memristor具有的優點是可利用小型內存元件、以微小體積構成邏輯門。此外，還可考慮以下應用：1）用Memristor取代邏輯電路中的寄存器，當不使用該電路時，則切斷電源以降低耗電量；2）采用Memristor來構成FPGA的配置存儲器（ClearingConfigurationMemory）等，借此以微小體積實現可編程電路。也許讀至此處的讀者們注意到了，實際上惠普在Memristor的應用例子中，大多數并不能說是發揮了Memr

5、istor特有的性質以及Memristor的優勢。作為瞄準閃存接班人”寶座的新一代非易失性存儲器的應用，應該說Memristor是與很早以來日本企業就持續不斷進行研究的非易失性邏輯電路”在概念上幾乎相。在基于MRAM、FeRAM等的非易失性邏輯電路的一系列研究中，惠普也借著ReRAM的名目參與進來，僅此而已。關鍵是，這些企業進行的都是基于ReRAM的非易失性邏輯電路研究”。雖然正如擅長宣傳的美國企業都會做的那樣，在惠普的Memristor相關信息發布中也羅列了為像人腦一樣工作的計算機的實用化開辟了道路（Chua）”等等豪言壯語，但就連惠普的研究人員自己也承認，“Memristor不僅PM于Re

6、RAM,通過PRAM（相變內存）等其他元件也能實現。這一領域有許多競爭對手雖然非易失性邏輯電路以外的模擬計算機（AnalogueComputer）式的Memristor應用也許是只有惠普才敢提出的目標，但那歸根結底要等ReRAM在數字領域取得成功之后才談得到。說起來，ReRAM本身如果不能戰勝PRAM及MRAM等競爭對手、并確立作為閃存接班人”的地位的話，那么，以非易失性邏輯電路為代表的內存元件的邏輯電路應用，乃至利用Memristor的非線性特性的模擬電路應用（不過，關于這一部分，惠普自己只作了實現ArtficialSynapse這種抽象的表述，而沒有提出很具體的應用方法），都將只是一張不能

7、充饑的畫餅”。如此看來，要想將惠普描繪出的Memristor未來前景變成現實，就必須與具有相當實力的半導體廠商或者內存廠商進行合作，并且首當其沖地在市場上確立起作為新一代非易失性存儲器的ReRAM的地位。自從聽說了惠普的Memristor研究以來，筆者對這一點最感到擔心。不知道目前沒有半導體業務的惠普究竟會與哪家半導體廠商聯手合作如果是僅憑一般CMOS技術就能制造的電路，那么利用芯片代工廠（Foundry）即可進行生產，但惠普的Memristor是基于ReRAM的產品。雖然采用的是交叉點型這種簡單的構造方式，但材料卻是在Pt布線上采用TiO2電極的特殊工藝。這不是目前惠普單獨一家廠商就能實現的

8、，必須與擁有ReRAM制造技術的大型半導體廠商的合作。說起研究ReRAM的企業，包括三星電子（SamsungElectronics）、富士通以及UnitySemiconductor等等?；萜誐emristor研究項目帶頭人StanleyWilliams（高級研究員兼信息與量子系統實驗室主任）在2010年4月回答筆者咨詢時曾表示，當然，我們設想了與其他企業進行合作，但具體的企業名稱還不能對外公布”。到了這個月，其合作對象終于公之于眾了。對方是韓國海力士半導體（參閱本站報道）。海力士是著名的內存供應商。此次惠普與海力士的合作是否為排他性的還不得而知，但今后海力士將如何使新一代非易失內存ReRAM實

9、現實用化，又將怎樣與惠普共同推進內存與邏輯電路的融合”呢？筆者期待著今后的進展。（記者：進藤智則）惠普以ReRAM構成邏輯門，瞄準非易失邏輯等領域2010/06/2300:00打印E-mail美國惠普公司（HP）宣布，使用新一代非易失性存儲器之一的、可變電阻式存儲器（ReRAM）,能夠以更小的面積構成NAND等邏輯門。邏輯電路普遍使用的NAND門需要4個FET,而惠普表示能夠以3個ReRAM元件構成NAND門注1）。如果能夠利用與FET相比結構更簡單且容易提高集成度的內存元件來構成邏輯門的話，便有助于邏輯電路減小面積、提高集成度。充分利用Memristor的特點試制的17個ReRAM元件（寬5

10、0nm）注1）除NAND外，還表示能夠以2個ReRAM元件構成IMP（隱含）門。ReRAM等新型非易失性存儲器不僅可推動對閃存的替代，而且還有助于邏輯電路的改善。迄今已提出的具體方案有：將邏輯電路中的寄存器換成非易失性存儲器，在不使用電路時停止電源供應，降低功耗；以集成度高的非易失性存儲元件構成邏輯門，減小邏輯電路的面積，實現邏輯門根據非易失性存取器的bit狀態向NAND及NOR等切換的編程電路。此次惠普憑借ReRAM實現了中的方案注2）。具體為試制了以Pt電極（50nm寬）夾著TiO2的ReRAM元件，并證實能夠作為邏輯門工作（圖1）。計劃數年內在閃存替代用途中實用化，并在之后5年內應用于邏輯電路。由于該公司沒有半導體制造部門，因此估計將與其他企業合作。注2）在方面，羅姆已憑借強介電體存儲器（FeRAM）使該方案實用化，NEC也在利用MRAM進行相關研究。而方面，日本東北大學已利用MRAM完成試制。雖然有很多企業都在對ReRAM元件本身進行研究，但惠普的特點在于將該元件定位于“Memristor。Memristor在20世紀70年代被理論性預言為繼電阻器、電容器、電感器之后的第4種2端子基本元件”。這是一種元件兩端的電壓由元件的當前狀態（電荷函數）和電流決定的非線性元件?；萜沼?008年首次發現ReRAM元件可作為Memristor工作。今后該公司還打算將該元件向非線性工作的