忆阻器

表示磁通与电荷关系的电路器件
忆阻器(Memristor)[2],全称为记忆电阻器,[1]是一种有记忆功能的非线性电阻,[4]是电阻、电容电感之外的第四种电路基本元件,具有高速、低功耗、高集成度、兼具信息存储与计算功能等特点,被认为是最有潜力的未来逻辑运算器件。[5]
1971年,首次提出忆阻器的概念的是加州大学华裔科学家蔡少棠。可直到2008年,惠普公司的研究小组才将这一概念变为现实,创建了世界上第一个忆阻器器件,并在《Nature》上证实忆阻器的物理存在。美国密歇根大学于2010年率先研制出一种模拟大脑突触工作的忆阻器电路。比勒菲尔德大学托马斯博士及其同事在2012年制成了一种具有学习能力的忆阻器。2013年,安迪·托马斯利用“忆阻器”作为人工大脑的关键部件。2015年5月17日,科学家已经采用忆阻器件,创建了神经网络芯片。[6]2018年Guo团队制备了光电忆阻器,2019年韩国Wang团队制备了一款垂直结构的忆阻器。2021年,作者研究组率先研发出全光控忆阻器。2022年,东北师范大学的Liu团队制备了一款全光控忆阻器,并模拟了生物突触的长程增强和抑制功能。[7]

发展历程

提出忆阻器

1971年,蔡少棠教授在理论上预测了忆阻器的存在,[8]只是因为在数学模型上它应该是存在的。为了证明忆阻器的可行性,蔡教授决定用电阻电容电感放大器做出了一个模拟忆阻器效果的电路,当时并没有找到什么材料本身就有明显的忆阻器的效果,也没有人在找,处于连集成电路都刚起步不久的阶段。[2]