HP erfindet den Memristor

HP hofft, mit dem Memristor nicht nur DRAM ablösen, sondern auch den Energieverbrauch von Computern eindämmen zu können.

Artikel erschienen in Swiss IT Magazine 2008/10

     

Forscher der HP Labs um Senior Fellow R. Stanley Williams haben die Existenz des Memristors bewiesen, dessen Eigenschaften Leon Chua von der University of California bereits im Jahr 1971 vorausgesagt hat. Dazu haben sie nicht nur ein mathematisches Modell eines Memristors entwickelt, sondern auch noch einen Prototypen aus Nanostrukturen herstellt.


Den Memristor, eine Zusammensetzung aus Memory (Speicher) und Resistor (elektrischer Widerstand), bezeichnet HP neben Widerstand, Kondensator und Spule als das vierte fundamentale passive Bauelement der Elektrotechnik, das nicht durch eine Kombination der anderen drei ersetzt werden kann. Sein elektrischer Widerstand ist nicht konstant, sondern hängt von der Spannung ab, die durch ihn geflossen ist.

Ausserdem behält er den Widerstand bei, selbst wenn kein Strom mehr fliesst. Der Memristor von HP besteht aus einer 3 Nanometer dicken Lage Titandioxid,
die zwischen zwei Lagen Platin liegt, die als Elektroden dienen. Das Titandioxid bildet am Anfang zwei Schichten. Eine dieser Schichten bildet mit den Sauerstoffatomen eine Raumladungszone. Die Fehlstellen in der anderen Schicht dienen als Ladungsträger, die beim Anlegen einer Spannung zu wandern beginnen, wobei die Ladung die Richtung vorgibt. Wird die Spannung weggenommen, bleiben die Fehlstellen an Ort und sollen es laut den HP-Forschern auch über Jahre tun. Damit können die Memristoren nicht nur Binärwerte über eine längere Zeit speichern, sondern auch Zwischenwerte.



Diese Eigenschaften eröffnen einige Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere im Bereich des nicht-flüchtigen Speichers. So könnten Memristoren dereinst beispielsweise den heutzutage verwendeten DRAM ablösen, zumal sie weniger Strom aufnehmen und eine höhere Packungsdichte aufweisen. Bis dahin müsste HP den Memristor allerdings beschleunigen: Er ist gerade ein Zehntel so schnell wie DRAM.




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