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虽然半导体和软件继续扩大电子产品的能力，但新型的被动部件突破进入快车道。存储器（存储器压敏电阻短路或存储器电阻）已被称为第四类型的无源元件，具有与熟悉的电阻，电容和电感不同的忆阻特性。回忆镜头在1971年首次正式化，然后在2008年公布了一些商业意图设备，以及我们在这里揭示的更新的发展。似乎很明显，您将更多地听到记忆体。
任何一项新技术一旦开始引起人们的重视，都会经历一个研发开始起步的成长阶段，通常会进入一个活动呈对数增长的阶段。衡量这种趋势的一种快捷简单的方法是搜索出版物和专利中的关键词数量。经过一个缓慢的开始，记忆电阻器的趋势似乎终于进入起飞阶段(图1)．
我们现在看到了一种新方法的出现，这种新方法可以获得这些新兴的无源电路器件的商业样品。它们有望引领一些令人兴奋的未来发展，包括可能与人类大脑相匹敌的计算能力，以及尚未被发现的应用。
关于忆阻和忆阻
这三种常见的无源R-C-L器件已经使用了一百多年，而且越来越专业化和小型化。与传统电阻不同的是，非线性器件的特性已经成为设计者的工具包之一，并为新应用带来了未来的希望电子设计文章。(参见“利用非线性器件作为下一代设计的关键”和“负差分电阻导致一些阳性结果“）。
从概念上讲，记忆电阻器是一个非线性器件，它最终完成了电压、电流、电荷和通量之间的所有基本关系。简单地说，如果电阻是基于电压和电流，电感是基于通量和电流，电容是基于电压和电荷，那么通量和电荷呢?这就是记忆电阻器完成的缺失关系。
图2.显示这四个被动元素之间的关系。虽然方程在这里过于简化，但关键的结论是记忆电阻器将时间的动态元素发挥作用，它定义了通量。更多关于起源记忆概念的理论可以在Leon Chua博士的开创性论文中找到。
早些年
为了更好地了解记忆电阻器的新兴地位，我们提供了这段简短的历史。
1971年,“忆阻器——缺失电路元件(PDF格式)发表于IEEE电路理论汇刊Chua博士。经过多年的学术研究，包括非线性电路理论的进步，是他正式引入了忆失的纸张。额外的支持理论，型号，表征，等效电路和潜在应用程序很快，然后是Chua，Co-Worker等。
在1971年之后的几年里，可能在这个里程碑日期之前，许多关于双稳态和切换行为的设备的报告和专利浮出了面，这些设备可能是真正的记忆功能，也可能不是。例如相变存储器(PCM)、磁电阻或“自旋电子学”，以及各种类型的神经网络。然而，忆阻还没有被认为是电路行为的一种基本类型。
直到2008年，主流电子公司才开始直接认识到记忆行为。其中最引人注目的是惠普研究人员在杂志上发表的声明自然，这对此标题有权：“失踪的忆阻器找到了“（点击PDF）。
这些装置是采用极薄(纳米)二氧化钛层的横杆结构。它们的作用可以用一个非常有用的类比来描述:根据先前的流量，当水流停止时，管道会记住它的状态。2010年，惠普宣布与海力士合作生产忆阻存储器，2015年又与SanDisk合作生产忆阻存储器。最近，商业化的进展还不太清楚，但这将是另一个故事的主题。
到了时代
一些关于记忆电阻器的谜团正开始被揭开，虽然很奇怪，但事实上，并不是那么神秘。在蔡美儿和同事的2013 IEEE电路与系统杂志论文,题为“第一个无线电是使用丢失者制造的！(点击抽象)，他们展示了一个简单的“猫的胡须”如何作为一个粗糙的二极管表现基本的记忆行为。
这为我们带来了目前，可以购买用于评估的记忆体的可用性。该部件由新墨西哥州的创业公司提供，知识．在我与Knowm公司首席执行官亚历克斯•纽金特(Alex Nugent)交谈时，他们与半导体革命早期的相似之处变得显而易见。当我还是一个好奇的年轻电子爱好者时，我亲身经历了第一波晶体管。它们在我出生之前就已经被发明出来了，并在20世纪60年代被商业化，成为收音机和计算器等标志性产品。孩子们可以很容易地买到一些独立的晶体管来做实验。加上一些电阻，电容和电感，爱好者和学生能够建造各种各样的收音机，放大器，振荡器和警报。
我们今天即将讲到记忆电阻器的类似章节;或者更有可能的是，大量的虚拟书籍。就像早期基于晶体管的电路的好奇和刺激一样，今天的记忆电阻器也同样令人兴奋。Knowm的设备现在可以取样了（图3）．根据纽金特的说法，他们已经购买了数百个封装的记忆电阻器样品芯片进行评估。他解释道:“我们希望能够将这些设备推向市场。
一个啊的时刻
纽金特解释说，他早年对神经网络和自适应突触很感兴趣，因为它们与计算机的刚性机制截然不同。在他的视野中，生物和自然的影响是显而易见的，体现在植物的枝叶和根的分叉的能量耗散网络中;河流支流和三角洲;动物的静脉和动脉;真菌;神经元，甚至闪电。
他的工作促成了美国国防部高级研究计划局神经自适应可伸缩电子系统(SyNAPSE)项目的创建，这是一项大规模的研究工作，旨在利用记忆电阻器实现片上学习，他与项目经理托德·希尔顿(Todd Hylton)共同创建并提供建议。此外，DARPA还启动了一个名为“物理智能”(PI)的项目，这也是他的建议，在此期间，Knowm概念的一些核心原则被植入了种子。
以与闪电搜索天空的方式相同，“侵蚀”（电离）通过空气导电通道，可以在从启用忆阻器的“生长衬底”的电信道“生长”的情况下进行新的计算。随着知识伙伴Tim腐蚀，他们证明，通过将“竞争导通资源竞争竞争资源竞争”的潜在物理过程，可以用神经可塑性，自修复数字逻辑，可以在数字计算和机器学习结构中使用这些增长机制。和多个机器学习分支。
为了理解Knowm方法，我们需要引入Anti-Hebbian和Hebbian (AHaH)行为。唐纳德·赫布(Donald Hebb)是一位神经心理学家，他研究神经元如何使我们学习。更简单的说，更多的细节可以在http://knowm.org/ahah-computing/- 一个神经元的轴突将以促进国家转移（Hebbian或'正反馈'）的方式影响另一个神经元的邻近的树突，或者抑制它（抗Hebbian或'负反馈'）。
就像水流过地面会造成侵蚀，增加河床的电导一样，记忆电阻器也会随着电流流过而“侵蚀”，增加其电导。突然之间，记忆电阻器在自适应机器学习中的适用性变得清晰起来。不同的动态电导状态可以成为学习的基础，而不是今天计算机的有限、预定和数字计算的二进制状态。
同时，这也说明了如何解决另一个阻碍当今计算体系结构达到下一个性能水平的障碍。这就是需要在处理器和内存之间不断地来回移动信息，称为冯·诺伊曼瓶颈。如果内存同时也是处理器呢?这就是大脑的工作方式，它没有明显独立的内存或计算结构，可以粗略地描述为“不断增长的通信网络的基板”。记忆电阻器的动态特性的前景是有趣的。
把设备拿出来
今天，你可以买到一个Knowm记忆电阻器——实际上在一个陶瓷dip中有八个——自己试试。如果您有工具和经验，他们还提供原始硅模具和CMOS集成服务。
样品零件是与博伊西州立大学的爱达荷州微制造实验室的克里斯坎贝尔博士合作生产的。Campbell是一位物理化学家和电子工程教授，他开发了制造忆失器的交替方式。她之前的工作包括关于光合作用的研究，其中金属复合物在释放氧气的同时将能量转移到工厂。它很少奇迹如何与博士公司开发的自然启发方法协同作用。但除了哲学方法之外，这里有物质 - 这些是真正的部分。
Knowm的设备采用了与惠普不同的材料，而不是用金属化玻璃制造。他们从使用硒的一种特殊类型的硫系玻璃开始，硒是元素周期表中氧下第16族的元素之一。这种玻璃进一步由我们熟悉的半导体锗组成。
使用传统的半导体薄膜溅射设备，额外的硒化锡和银金属层沉积在玻璃的顶部。顶部和底部触点由钨制成。制造方法被描述为相对简单，不需要特殊的工艺控制来实现可重复的性能。
在实际操作中，设备显示了一种可重复的写入和读取周期，估计通过十亿个操作可靠。此外，它们在高温环境中稳定（见坎贝尔的技术论文)．电流-电压扫描证实这些器件具有真正记忆行为的非线性“蝴蝶结”特性（图4）．
丢弃器的许多可能的应用程序尚未定义，新类型的内存只是其中之一。据博物馆已经在更加异落的应用程序中进行了证明超声换能器．可以这样考虑:面对一个传统的被动组件，您将如何处理它?想象力、创造力和开放的思想是关键，一切的可能性都被打开了。重要的是，不要试图以某种预先设想的方式使用记忆电阻器。在这个快速发展的时代，我们期待着在好奇的工程师的长椅上看到记忆电阻器接下来会发生什么。
