Memrystor

Memrystor

Typ	element elektroniczny bierny
Symbol Proponowany (nieoficjalny) symbol memrystora.

Memrystor (ang. memristor) – jeden z podstawowych biernych elementów elektronicznych; trzy pozostałe to opornik (rezystor), kondensator i cewka. Memrystor (ang. memory resistor – opornik z pamięcią) działa jako pojedyncza komórka pamięci, może być użyty do przechowywania jednego bitu informacji, rezystancja memrystora może być sterowana prądowo.

Właściwości fizyczne

Memrystor jest elementem, w którym strumień magnetyczny skojarzony ${\displaystyle \Phi }$ jest funkcją przepływającego przezeń ładunku elektrycznego ${\displaystyle q,}$ tj. w którym ${\displaystyle \Phi =\Phi (q).}$ Zależność strumienia od ładunku

${\displaystyle M(q)\equiv {\frac {d\Phi }{dq}}}$

nazwano „memrystancją”, przez analogię m.in. do rezystancji.

Memrystancja jest dopełniającą zależnością między dwiema z czterech podstawowych wartości opisujących obwód elektryczny: natężeniem prądu ${\displaystyle i,}$ napięciem elektrycznym ${\displaystyle u,}$ ładunkiem elektrycznym ${\displaystyle q}$ i strumieniem magnetycznym skojarzonym ${\displaystyle \Phi .}$ Pozostałe pięć z sześciu możliwych kombinacji to:

${\displaystyle q(t)=\int _{-\infty }^{t}i(\tau )\,d\tau ,}$

${\displaystyle \Phi (t)=\int _{-\infty }^{t}u(\tau )\,d\tau }$

oraz parametry pozostałych trzech podstawowych elementów biernych w elektronice:

rezystancją ${\displaystyle R}$ rezystora ${\displaystyle \left(R={\frac {\mathrm {d} u}{\mathrm {d} i}}={\frac {\mathrm {d} {\dot {\Phi }}}{\mathrm {d} {\dot {q}}}}\right),}$

indukcyjnością ${\displaystyle L}$ cewki ${\displaystyle \left(L={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} i}}={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} {\dot {q}}}}\right),}$

pojemnością (odwrotność) ${\displaystyle {\frac {1}{C}}}$ kondensatora ${\displaystyle \left({\frac {1}{C}}={\frac {\mathrm {d} u}{\mathrm {d} q}}={\frac {\mathrm {d} {\dot {\Phi }}}{\mathrm {d} q}}\right).}$

Napięcie ${\displaystyle u}$ na memrystorze związane jest z przepływającym prądem ${\displaystyle i}$ poprzez chwilową wartość jego memrystancji:

${\displaystyle u(t)=M(q(t))\,i(t),}$

gdzie ${\displaystyle t}$ oznacza czas.

Można zapisać inaczej:

${\displaystyle M={\frac {\mathrm {d} \Phi }{\mathrm {d} q}}.}$

Zmienna oznaczona kropką oznacza pochodną po czasie.

Zastosowanie w informatyce

W 2024 roku zostało opublikowane badanie naukowe, w którym zamiast tranzystorów użyto tylko i wyłącznie memrystorów do stworzenia bramek logicznych oraz pełnego elektrycznego modelu neuronu LIF. W 2025 roku zespół badawczy z Chin opisał możliwość zastosowania memrystorów w elektronicznych urządzeniach medycznych.

W 2026 roku naukowcy z Duńskiego Uniwersytetu Technicznego, University of Cambridge i Uniwersytetu Oksfordzkiego stworzyli wspólnie memrystor bazujący na tlenku hafnu (HfO2), który wykazuje ultraniskie prądy przełączania, wyjątkową jednorodność cykl do cyklu, setki poziomów ultraniskiego przewodnictwa z zakresem modulacji >50 (bez osiągania nasycenia). Ich memrystor wykorzystany jako sztuczna synapsa spełnia również wszystkie reguły uczenia nienadzorowanego.

Przykłady i producenci

• ReRAM firmy HP (pierwszy memrystor)
• MRAM firmy TDK
• FeRAM i ReRAM firmy RAMXEED (dawniej część Fujitsu)
• ReRAM firmy TetraMem
• Memrystor firmy Knowm

Przypisy

Linki zewnętrzne

Zobacz multimedia związane z tematem: Memrystor

• „Memrystor” – epokowy wynalazek HP zmieni pamięci RAM?
• HP makes memory from a once-theoretical circuit. cnet.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-02-20)]. (ang.).
• YAN Kun (2011). Nonlinstor-An electronic circuit element based on the form of the nonlinear differential equation (Brief annotation of the connection equation(R)), Xi’an: Xi’an Modern Nonlinear Science Applying Institute.
• „Getting more from Moore’s Law” (ang.)