改變晶片領域遊戲規則，臺積電和IBM正研究新的憶阻器電子晶片

1947年，美國貝爾實驗室發明了電晶體，開創了一個電子裝置的時代，這些電子裝置比笨重脆弱的真空管體積小，功耗低得多。電晶體起著二進位制開關的作用，以促進電流從斷開狀態變為接通狀態。收音機、計算器和電話是用新的半導體技術取代真空管的第一波儀器。隨著這項技術的成品越來越小，隨後的幾十年見證了矽電晶體穩步整合到裝置中，而今天的計算機、手機、手錶、起搏器，以及幾乎每種電子裝置都依賴它們進行高速處理和儲存。

憶阻器，這是一種使用二維和三維矩陣配置或縱橫制陣列模擬二進位制開關的電子裝置，以根據電流電阻調節電導率狀態，它，將成為代替電晶體，徹底改變晶片領域。美國一位材料科學與工程副教授斷言，與電晶體一樣，憶阻器成為新的技術標準，新的遊戲規則，在速度和操作效率上超越電晶體只是時間問題。他是最近發表的一篇評論論文《資料儲存、計算、加密和射頻通訊的憶阻技術》的主要作者，該論文是《科學》雜誌對電晶體發現75週年的報道的一部分。根據來自工業界和學術界的合著者的貢獻發現，本文首次全面總結了支援憶阻器技術在材料和應用中的就緒程度。

這位科學家解釋說：“憶阻器主要由四種不同的材料製成，可應用於四種應用，共有16種組合，本文涵蓋了所有材料。我們從統計上展示了憶阻器在這些不同配置中如何工作的技術標準。你可以看到什麼起作用，這非常令人興奮，我們收集的研究結果會對該領域產生重要影響。

現在開始將是本文的重點，正如這為科學家預測的，由於由二維層狀材料和鈣鈦礦石製成的憶阻器正在快速提高其效能，未來一定會有許多其他組合，並且會設計其他應用。當前的晶片技術在尺寸上已經達到了量子力學的基本極限，晶片電晶體不能小於原子間距離。因為現有晶片技術不能縮小了，而憶阻技術可以擴大規模，整合垂直、三維技術，包括奈米尺寸的金屬線矩陣和每個結處的絕緣開關。施加電壓脈衝會破壞絕緣，產生電流通道。在移除電壓時，材料的修改結構保持為導電幽靈或儲存器，當再次施加電壓時，可以反轉以恢復初始狀態。

“用於製造憶阻器的四種非矽基材料是金屬氧化物，如二氧化鉿相變，即鈷或鐵硫磁性，和鐵電鈦酸鋇等等。憶阻器的主要應用是儲存、計算、通訊和加密。根據使用的材料和應用的電阻，可以調整效能以滿足不同技術的要求。憶阻器的3D整合允許封裝更多的裝置，同時保持儘可能小的尺寸，這證明尺寸並不是未來晶片突破甚至完全進化的不可逾越的困難。”科學家們解釋說。

合著者中有三人是來自工業界的科學家，還有六人來自學術界。在這三位來自業界的作者中，一位來自臺灣半導體制造公司臺積電——這家跨國公司負責生產世界上大多數晶片，包括最小和最先進的微晶片，其中兩名來自IBM——提供先進資訊科技的領導者，業務遍及170多個國家。

該論文的學術貢獻者帶來了特定憶阻器應用方面的專業知識，包括資料加密，這是一個缺乏行業標準資訊的領域。臺積電公司企業研究部總裁，一位科學家解釋說，“我們的論文解釋了這些差距，建立了行業和其他部門可以參考和完善的技術規範標準基線，該論文也將激勵公司投資於基於憶阻器的新技術，這是第一篇對憶阻器的結構和應用進行廣泛概述的文章，憶阻器是一種有望徹底改變微電子行業的電子裝置。”