憶阻器的應(yīng)用現(xiàn)狀

這是一個(gè)信息爆炸的大數(shù)據(jù)時(shí)代，對(duì)超高性能計(jì)算與非易失性存儲(chǔ)的需求呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。但傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)采用的架構(gòu)中，計(jì)算和存儲(chǔ)功能是分離的，分別由中央處理器（CPU）和存儲(chǔ)器完成。CPU和存儲(chǔ)器的速度和容量飛速提升，但傳輸數(shù)據(jù)和指令的總線速度的提升十分有限。另一方面，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度跟不上CPU的數(shù)據(jù)處理速度，且這一差距被越拉越大，這又導(dǎo)致了存儲(chǔ)墻（Memory Wall）問(wèn)題。

而憶阻器的存儲(chǔ)與計(jì)算“融合”的模式，避免了傳統(tǒng)架構(gòu)中每步都需要將計(jì)算結(jié)果通過(guò)總線傳輸?shù)絻?nèi)存或外存之中進(jìn)行存儲(chǔ)，從而有效地減小數(shù)據(jù)頻繁存取和傳輸?shù)呢?fù)荷，降低信息處理的功耗，提高信息處理的效率。

亦因此，人們將它視為“掌握著電子學(xué)新紀(jì)元的鑰匙”。與會(huì)專(zhuān)家認(rèn)為，憶阻器的自動(dòng)記憶能力和狀態(tài)轉(zhuǎn)換特性，將推動(dòng)人工智能和存算融合計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。

蒂米斯·普羅德羅馬基斯表示，憶阻器要比晶體管更小、更簡(jiǎn)單，而且還能通過(guò)“記住”通過(guò)它們的電荷量來(lái)保留數(shù)據(jù)。它確實(shí)是一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn)，對(duì)現(xiàn)代電子學(xué)具有潛在的巨大影響，可以應(yīng)用于云存儲(chǔ)、物聯(lián)網(wǎng)、消費(fèi)電子、航空航天、地球資源信息、科學(xué)計(jì)算、醫(yī)學(xué)影像與生命科學(xué)等等電子信息重要領(lǐng)域。

憶阻器的應(yīng)用

1、憶阻器在存儲(chǔ)器中的應(yīng)用

非易失的記憶能力是憶阻器的特性，因此憶阻器在存儲(chǔ)器中的作用最為顯著，憶阻器是基本的存儲(chǔ)單元，體積和功耗都比較小，是傳統(tǒng)單元所不能達(dá)到的。

第一個(gè)基于輪烷有機(jī)分子的納米交叉結(jié)構(gòu)阻變存儲(chǔ)單元，是2003年惠普實(shí)驗(yàn)室和加州大學(xué)洛杉磯分校合作通過(guò)壓印方法制備出來(lái)的，是納米交叉結(jié)構(gòu)的阻變存儲(chǔ)器進(jìn)入電子行業(yè)的開(kāi)端。

2、憶阻器在模擬電路中的應(yīng)用

憶阻器的非易失記憶能力在模擬電路中也帶來(lái)了新的發(fā)展方向，傳統(tǒng)的電子器件中如二極管、晶體管、熱敏電阻等都不具備憶阻器的特性，這些電子器件結(jié)合憶阻器構(gòu)成了新型的混合電路，隨之也出現(xiàn)了模擬電路的某些新功能及新特性，使電路功能更加先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)更多的電路功能，如非常規(guī)波形發(fā)生器和混沌振蕩器等。

3、憶阻器在人工智能計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用

憶阻器的主要功能是有記憶的能力，除此之外憶阻器還可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，這一功能可以把數(shù)據(jù)處理模塊與存儲(chǔ)電路模塊結(jié)合在一起，從而改變傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)，帶來(lái)計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)的重組，為計(jì)算機(jī)體系的發(fā)展帶來(lái)了新的動(dòng)力。

4、憶阻器在模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

在模擬神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，突觸功能一般可由軟件和硬件來(lái)完成，軟件和硬件相比較軟件完成的速度較慢、整體效率較低，很少被采用。硬件一般通過(guò)模擬電路、模數(shù)混合電路和數(shù)字電路來(lái)完成。目前，憶阻器的功能是相對(duì)于其他器件最接近神經(jīng)元突觸的電子器件，因此在構(gòu)筑模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中，憶阻器與以上其他實(shí)現(xiàn)方式相比較，是最先進(jìn)、最好的一種實(shí)現(xiàn)方式，為模擬神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著巨大的推動(dòng)性作用。