什么是忆阻器？分类有哪些？发展历程梳理

1.忆阻器

带记忆功能的电阻器简称忆阻器，忆阻器尺寸大小是处于纳米数量级，在结构上是一个具有两个端口元件。忆阻器具有高低两个阻态，用电流来控制两个阻态变换，忆阻器通过两个阻态的切换来存储信息数据，当电流中断后信息依然存在，并且通电后数据就能恢复，最大优点是低功耗运行和断电信息还能存储。

忆阻器的概念最早由美国加州大学伯克利分校蔡绍棠教授在1971年提出，蔡教授根据完备性原理，根据公式推导出除电阻、电容、电感外的第四种元件，其中忆阻器表征了电荷和磁通量的关系，并且与电阻具有相同的量纲，其表达式如式：v(t) = M(q(t))i(t) (1-1)，直到2008年，惠普实验室才首次在物理意义上找到这种器件。

2.忆阻器发展历程

(1)1965-1971 年的预言期

在这个时期，忆阻器理论还没有出现，忆阻器典型 I-V 特征曲线被科研人员在 Ti O2、SiO2 等薄膜制备的三明治结构中观测到，但是没人知道这是什么现象，就更不知道现象的作用。直到 1971 年的到来，“遗失的电路元件”文章被蔡少棠教授在《Circuit principle》中报道，从理论上肯定忆阻器的存在。

(2)1971-2000 年的质疑期

从 1971 年开始有了忆阻器理论，但除了理论关于忆阻器的一切都是空白，只有少量的文章报道。这些对于忆阻器的发展毫无意义，因为传统存储器在不断地刷新着自己的存储极限，工艺上一直与摩尔定律符合得很好。在这种情况下，人们认为没有必要花费大量时间和金钱去研究忆阻器，甚至很多人还在质疑忆阻器到底是不是真的存在。

(3)2000-2008 年的明朗期

在这个时期，人们对忆阻器的研究逐渐多起来，A Beck 等人在Cr掺杂的SrZrO3忆阻器中观察到忆阻滞回曲线，并指出器件具有存储功能。这是首次提出忆阻器具有存储特性，也验证了忆阻器理论的正确。从这篇文章开始人们一下子意识到之前几十年时间观察到的滞回曲线都变得清楚起来，引起了众多科学家对忆阻器研究的兴趣。R Waser 小组在 2007 年研究了纳米离子忆阻器，并解释了阻变机制。惠普公司 D B Strukov 等人在 2008 年在《Nature》杂志上报道了题为“下落不明的忆阻器找到了”的论文[35]，以此回应蔡少棠，并第一次制备出实物忆阻器。从此以后忆阻器的研究变得越发明朗。

(4)2008-至今的高潮期

从 2008 年惠普公司制备出忆阻器开始，科学家们意识到忆阻器的优势和作用，也看到忆阻器从理论走向实物器件的可能，全世界相关科学家都纷纷参与到忆阻器的研究中来，忆阻器的研究高潮就此到来，从忆阻器的方方面面都开始着手研究，也在不断地刷新着忆阻性能，关于忆阻器的文章被发表在各类各级期刊上。2011 年在 Ti O2 忆阻器中测量的处理速度有 5ns，2018 年初 28nm 工艺下的忆阻器也被制造出来，除此之外，各种不同的忆阻器纷纷被制备出来。

3.忆阻器分类

忆阻器可分为挥发型和非挥发型。挥发型忆阻器跟传统存储器一样都是断电后存储的信息会消失。非挥发型忆阻器跟挥发型正好相反，不论有无供电都能保持高低阻态存在，断电后，信息不会消失。

挥发型忆阻器有动态随机和静态随机两种忆阻器，闪存型和只读型构成非挥发型忆阻器的两种类型。随着关于忆阻器的文章不断被发表和报道，能够实现阻变特性的材料也越来越丰富，忆阻器在现在分类基础上，也可被定义为无极、单极、双极和多级。忆阻器不同的阻变特性被不断地观察到，从某种意义上来说，忆阻器的应用也变得越来越丰富，特别是多级型的出现，使忆阻器的存储容量达到指数增长。闪存型存储器具有数据反复擦除读写能力。

以上梳理了忆阻器的定义、发展历程及分类，希望对你有所帮助，如果你想了解更多相关内容，敬请关注三个皮匠报告的行业知识栏目。

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