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　　介紹的兩種未來的電子器件就是“憶阻器和石墨烯”。近年來隨著各國電子界對(duì)兩者研究的深入，樣品的出現(xiàn)，證實(shí)了理論的可行，引起了業(yè)內(nèi)高度的重視。對(duì)于它們的功能和未來的作用預(yù)測(cè)頗多。有的認(rèn)為猶如晶體管替代電子管那樣將會(huì)出現(xiàn)一場(chǎng)“革命”。如今，國內(nèi)很多學(xué)術(shù)及研究單位都已投入研究開發(fā)。本文僅根據(jù)收集到的一些資料對(duì)它們的原理和未來做一些介紹。

　　一、憶阻器(Memristor)

　　1，原理和現(xiàn)狀

　　憶阻器是一種通過控制電流的變化可改變其阻值，有記憶功能的非線性電阻。美國加州大學(xué)伯克利分校的華人科學(xué)家蔡少棠于1971年，從理論上預(yù)言存在除電阻器、電容器和電感器外的第四種基本電路元件——憶阻器。

　　他當(dāng)時(shí)發(fā)表的論文《憶阻器：下落不明的電路元件》提供了憶阻器的原始理論架構(gòu)，推測(cè)憶阻器有天然的記憶能力，即使電力中斷亦然。簡單說，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過控制電流的變化可改變其阻值，如果把高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，則這種電阻就可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能。

　　蔡教授原先的想法是：憶阻器的電阻取決于多少電荷經(jīng)過了這個(gè)器件。也就是說，讓電荷以一個(gè)方向流過，電阻會(huì)增加；如果讓電荷反向流動(dòng)，電阻就會(huì)減小。簡單地說，這種器件在任一時(shí)刻的電阻值是時(shí)間的函數(shù)，能記住多少電荷向前或向后經(jīng)過了它。實(shí)質(zhì)上，就是它的電阻會(huì)隨著通過的電流量而改變，而且一旦電流停止，它的電阻仍然會(huì)停留在之前的值，直到接受到反向的電流它才會(huì)被推回去。

　　這一簡單想法如果被證實(shí)，將對(duì)計(jì)算及計(jì)算機(jī)科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　2008年美國惠普公司實(shí)驗(yàn)室研究人員在英國《自然》雜志上發(fā)表論文宣稱，他們已經(jīng)證實(shí)了電路世界中的第四種基本元件——記憶電阻器，簡稱憶阻器的存在，并成功設(shè)計(jì)并制造出一個(gè)能工作的憶阻器實(shí)物模型。他們像制作三明治一樣，將一層納米級(jí)的二氧化鈦半導(dǎo)體薄膜夾在由鉑制成的兩個(gè)金屬薄片之間。憶阻器的組成部分只有5納米大小，也就是說，僅相當(dāng)于人一根頭發(fā)絲的萬分之一。

　　華裔科學(xué)家37年前理論預(yù)測(cè)成真。

　　此后學(xué)術(shù)界提出了“憶阻器有可能代替晶體管”這種說法。但更多的還是研究它的自動(dòng)記憶能力和狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性、人工智能和模擬存儲(chǔ)。

　　科學(xué)家指出，只有在納米尺度上，憶阻器的工作狀態(tài)才可以被察覺到。他們希望這種新元件能夠給計(jì)算機(jī)的制造和運(yùn)行方式帶來革命性變革。科學(xué)家說，用憶阻電路制造出的計(jì)算機(jī)將能“記憶”先前處理的事情，并在斷電后“凍結(jié)”這種“記憶”。這將使計(jì)算機(jī)可以反復(fù)立即開關(guān)，因?yàn)樗薪M件都不必經(jīng)過“導(dǎo)入”過程就能即刻回復(fù)到最近的結(jié)束狀態(tài)。讓科學(xué)家能夠用一種不同于編寫計(jì)算機(jī)程序的方式來模擬大腦，或模擬大腦的某種功能，構(gòu)造出基于憶阻器的仿生類大腦功能的硬件。這樣的計(jì)算機(jī)可以做許多數(shù)字式計(jì)算機(jī)不太擅長的事情，例如圖形識(shí)別，甚至是學(xué)習(xí)。比如，這樣的硬件用于臉部識(shí)別技術(shù)，可以比數(shù)字式計(jì)算機(jī)上運(yùn)行程序快幾千到幾百萬倍。

　　研究人員預(yù)測(cè)，這種技術(shù)產(chǎn)品5年后才可能投入商業(yè)應(yīng)用。

　　2，憶阻器在中國

　　國內(nèi)學(xué)術(shù)界在正式場(chǎng)合引介憶阻器大約在2010年。在該年的中國電子學(xué)會(huì)第16屆電子元件學(xué)術(shù)年會(huì)上，清華大學(xué)材料系教授周濟(jì)介紹了憶阻器。

　　目前國內(nèi)研究仍處于“自由探索”階段，不僅力量分散，而且主要集中于理論層面和計(jì)算機(jī)仿真。受研究條件所限，真正物理實(shí)現(xiàn)尚不多見。據(jù)了解，華中科技大學(xué)歷經(jīng)四年研究，已經(jīng)能夠制備出納米級(jí)性能穩(wěn)定的憶阻器原型器件。近期，由該校牽頭，聯(lián)合清華、北大、國防科大、中科院微電子所等單位已在聯(lián)合申報(bào)一個(gè)“973”計(jì)劃項(xiàng)目，一旦獲批，將拉開我國憶阻器研發(fā)“協(xié)同作戰(zhàn)”的序幕。