改变芯片领域游戏规则,台积电和IBM正研

年，美国贝尔实验室发明了晶体管，开创了一个电子设备的时代，这些电子设备比笨重脆弱的真空管体积小，功耗低得多。晶体管起着二进制开关的作用，以促进电流从断开状态变为接通状态。收音机、计算器和电话是用新的半导体技术取代真空管的第一波仪器。随着这项技术的成品越来越小，随后的几十年见证了硅晶体管稳步集成到设备中，而今天的计算机、手机、手表、起搏器，以及几乎每种电子设备都依赖它们进行高速处理和存储。

忆阻器，这是一种使用二维和三维矩阵配置或纵横制阵列模拟二进制开关的电子设备，以根据电流电阻调节电导率状态，它，将成为代替晶体管，彻底改变芯片领域。美国一位材料科学与工程副教授断言，与晶体管一样，忆阻器成为新的技术标准，新的游戏规则，在速度和操作效率上超越晶体管只是时间问题。他是最近发表的一篇评论论文《数据存储、计算、加密和射频通信的忆阻技术》的主要作者，该论文是《科学》杂志对晶体管发现75周年的报道的一部分。根据来自工业界和学术界的合著者的贡献发现，本文首次全面总结了支持忆阻器技术在材料和应用中的就绪程度。

这位科学家解释说：“忆阻器主要由四种不同的材料制成，可应用于四种应用，共有16种组合，本文涵盖了所有材料。我们从统计上展示了忆阻器在这些不同配置中如何工作的技术标准。你可以看到什么起作用，这非常令人兴奋，我们收集的研究结果会对该领域产生重要影响。

现在开始将是本文的重点，正如这为科学家预测的，由于由二维层状材料和钙钛矿石制成的忆阻器正在快速提高其性能，未来一定会有许多其他组合，并且会设计其他应用。当前的芯片技术在尺寸上已经达到了量子力学的基本极限，芯片晶体管不能小于原子间距离。因为现有芯片技术不能缩小了，而忆阻技术可以扩大规模，集成垂直、三维技术，包括纳米尺寸的金属线矩阵和每个结处的绝缘开关。施加电压脉冲会破坏绝缘，产生电流通道。在移除电压时，材料的修改结构保持为导电幽灵或存储器，当再次施加电压时，可以反转以恢复初始状态。

“用于制造忆阻器的四种非硅基材料是金属氧化物，如二氧化铪相变，即钴或铁硫磁性，和铁电钛酸钡等等。忆阻器的主要应用是存储、计算、通信和加密。根据使用的材料和应用的电阻，可以调整性能以满足不同技术的要求。忆阻器的3D集成允许封装更多的设备，同时保持尽可能小的尺寸，这证明尺寸并不是未来芯片突破甚至完全进化的不可逾越的困难。”科学家们解释说。

合著者中有三人是来自工业界的科学家，还有六人来自学术界。在这三位来自业界的作者中，一位来自台湾半导体制造公司台积电——这家跨国公司负责生产世界上大多数芯片，包括最小和最先进的微芯片，其中两名来自IBM——提供先进信息技术的领导者，业务遍及多个国家。

该论文的学术贡献者带来了特定忆阻器应用方面的专业知识，包括数据加密，这是一个缺乏行业标准信息的领域。台积电公司企业研究部总裁，一位科学家解释说，“我们的论文解释了这些差距，建立了行业和其他部门可以参考和完善的技术规范标准基线，该论文也将激励公司投资于基于忆阻器的新技术，这是第一篇对忆阻器的结构和应用进行广泛概述的文章，忆阻器是一种有望彻底改变微电子行业的电子设备。”

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