（文章來(lái)源：電子工程世界）

ReRAM是基于電阻式隨機(jī)存取的一種非易失性存儲(chǔ)器。換句話說(shuō)，關(guān)閉電源后存儲(chǔ)器仍能記住數(shù)據(jù)。ReRAM可以由許多化合物制成，最常見(jiàn)的化合物是各種類型的氧化物。據(jù)論文作者介紹，ReRAM的主要優(yōu)勢(shì)在于其可擴(kuò)展性、CMOS兼容性、低功耗和電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，這些優(yōu)點(diǎn)讓ReRAM可以輕松擴(kuò)展到先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)，能夠進(jìn)行大批量生產(chǎn)和供應(yīng)，并且能夠滿足神經(jīng)形態(tài)計(jì)算等應(yīng)用對(duì)能耗和速度的要求，所有這些都使ReRAM成為下一代存儲(chǔ)器的主要競(jìng)爭(zhēng)者。

ReRAM對(duì)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的適用性與憶阻器根據(jù)施加電壓的歷史改變其狀態(tài)的能力有關(guān)。由于這種能力，ReRAM具有生物神經(jīng)元和突觸的時(shí)間特性和模擬特性。基于ReRAM技術(shù)的人工神經(jīng)突觸是一種非常有前途的方法，可用于在神經(jīng)形態(tài)計(jì)算中實(shí)現(xiàn)高密度和可縮放的突觸陣列。不過(guò)，論文作者同時(shí)也指出，讓這些憶阻器更均勻以便讓它們可靠地運(yùn)行仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

根據(jù)2017年的報(bào)道，由Wei Lu領(lǐng)導(dǎo)的密歇根大學(xué)電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系的一個(gè)小組演示了一個(gè)神經(jīng)形態(tài)原型裝置，該裝置在交叉網(wǎng)絡(luò)中使用了排列的憶阻器。作為Crossbar的首席科學(xué)家，Lu正在幫助實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化。Crossbar是他在2010年與他人共同創(chuàng)立的公司，目前正在與客戶合作向市場(chǎng)推出Crossbar ReRAM解決方案。Crossbar的ReRAM技術(shù)是基于一種簡(jiǎn)單的器件結(jié)構(gòu)，使用與CMOS工藝兼容的材料和標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝流程。

它可以很容易地在現(xiàn)有的CMOS晶圓廠中被集成和制造。并且由于是低溫、后端工藝集成，Crossbar的ReRAM能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)建3D ReRAM存儲(chǔ)芯片。除了Crossbar外，東芝、Elpida、索尼、松下、美光、海力士、富士通等廠商也在開(kāi)展ReRAM的研究和生產(chǎn)工作。在制造方面，中芯國(guó)際（SMIC）、臺(tái)積電（TSMC）和聯(lián)電（UMC）都已經(jīng)將ReRAM納入自己未來(lái)的發(fā)展線路圖中，格羅方德（GlobalFoundries）等其他企業(yè)對(duì)于ReRAM技術(shù)較為冷淡，正在開(kāi)展其他內(nèi)存技術(shù)的研發(fā)工作。

擴(kuò)散式憶阻器是基于一種活性金屬擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的憶阻器，這項(xiàng)技術(shù)也引起了研究人員的注意。論文作者表示，擴(kuò)散式憶阻器能夠利用其獨(dú)特的電導(dǎo)行為來(lái)模仿突觸可塑性，這一特征使他們能夠忘記較早的、短期的信息，同時(shí)鎖定更多相關(guān)的信息。

擴(kuò)散式憶阻器由嵌入到一個(gè)氧氮化硅薄膜（位于兩個(gè)電極之間）內(nèi)的銀納米粒子簇組成。薄膜是絕緣體，通電以后，熱和電共同作用使粒子簇分崩離析，銀納米粒子散開(kāi)通過(guò)薄膜并最終形成一根導(dǎo)電絲，讓電流從一個(gè)電極到達(dá)另一個(gè)電極。關(guān)掉電源后，溫度下降，銀納米粒子會(huì)重新排列整齊。研究人員稱，這一過(guò)程類似于生物突觸內(nèi)鈣離子的行為，因此該設(shè)備能模擬神經(jīng)元的短期可塑性。

在擴(kuò)散式憶阻器揭露之前，也有研究人員使用漂移式憶阻器來(lái)模擬鈣離子的動(dòng)態(tài)。不過(guò)，漂移式憶阻器是基于物理過(guò)程，不同于生物突觸，因此保真度和各種可能的突觸功能都有很大的限制。研究擴(kuò)散式憶阻器的研究員認(rèn)為，擴(kuò)散式憶阻器幫助漂移式憶阻器產(chǎn)生了類似真正突觸的行為，結(jié)合使用這兩種憶阻器帶來(lái)了脈沖計(jì)時(shí)相關(guān)可塑性（ STDP）的天然示范，而 STDP 是長(zhǎng)期可塑性學(xué)習(xí)規(guī)則的重要因素。

將擴(kuò)散式憶阻器與ReRAM配對(duì)的實(shí)驗(yàn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)。這項(xiàng)工作由馬薩諸塞大學(xué)的一個(gè)研究小組領(lǐng)導(dǎo)，團(tuán)隊(duì)恰好包括此篇論文的三位作者。截至目前為止，他們還沒(méi)有商業(yè)行為?；萜展径嗄陙?lái)一直熱衷于擴(kuò)散式憶阻器，特別是其稱為“機(jī)器”的概念系統(tǒng)。