2010年9月,惠普(HP)和南韓海力士半導體公司(Hynix)結盟,聯手研發最新半導體晶片基礎電路元件─憶阻器(memristor),並預計於2013年將憶阻器產品商業化。憶阻器是一種具有記憶特性的電阻器,紀錄電壓資訊,即使沒有外在電源,仍可長久保留電壓的資訊,憶阻器被視為是第四種基礎電子元件,就像是電阻、電容和電感一樣。
憶阻器能利用比傳統電晶體更少的空間儲存相同資料,而受期待,因為快閃記憶體等傳統電晶體晶片,最終將無法再藉由縮小體積提昇儲存能力,憶阻器可儲存的資料量遠高於記憶體晶片上的電晶體,而且可把更多記憶體安裝到更小的裝置內,成為儲存資料的基礎設備。
憶阻器於1971年由加州柏克萊大學電機工程教授提出,直到2008年才在惠普實驗室製作成原型。惠普的技術原理是在一層二氧化鈦超薄膜上,利用電流移動原子。當一個原子移動後,會改變薄膜的電阻,電阻改變在電流消失後仍會持續的特性,使憶阻器成為超低耗能裝置的可能材料。
憶阻器有一個關鍵特性稱為憶阻值(Memristance),其數值的變化決定了憶阻器呈現的特性。憶阻器的電阻值會隨著電壓變化而產生非線性變化,從憶阻器一端施加強電壓時,憶阻器的電阻會增加,若從另外一端施加強電壓時,反而會讓電阻值降低,所以不同電壓會讓憶阻器的電阻值不同。
憶阻器所記憶的資訊可長期保留,甚至數年,一旦在元件上施加強電壓時,也能夠在幾個奈秒(Nanosecond,十億分之一秒)內就改變電阻值。一個憶阻器元件能夠記憶一個電壓值,即是記錄一個位元的資訊,例如以高電壓代表1而低電壓代表0。大多數記憶體的電路都需要很多電子元件,即使構造最簡單的DRAM,除了用一個電容來記錄資訊外,還必須搭配持續供電的線路才能維持內容,但憶阻器只用一個元件就能達到長期保存資訊的效果,而且能在極短的時間改變內容。
若用憶阻器來取代電腦中的記憶體,電腦關閉電源後,記憶體中的資訊不會消失,在下次開機時,不需從硬碟讀取資料,打開電源就能使用,比電腦休眠的回復速度還要快。若採用憶阻器來設計硬碟,可以大幅減少電路數量,提高儲存密度,硬碟存取速度也能接近記憶體的速度。
憶阻器不論電源關閉或開啟都可儲存資料,具備低耗能特性,未來可望取代快閃記憶體,或成為DRAM的替代產品,以憶阻器製造的處理器也可能取代電子書閱讀器內的智慧顯示螢幕晶片。