ממריסטור – הבדלי גרסאות

נוספו 3,727 בתים ,  לפני 8 שנים
עריכה והרחבה, הוספת מקורות
(←‏מאפיינים בסיסיים: הסרת תוכן פרסומי וחסר סימוכין)
(עריכה והרחבה, הוספת מקורות)
'''ממריסטור''' (מאנגלית [[הלחם]] המילים "memory resistor" - "נגד זיכרון") הוא [[רכיב חשמלי]] פסיבי תאורטי אשר קיומו התאורטי נובעמשוער מטעמי [[סימטריה מתמטית|סימטריה מתמטיים]]. ההשערהניתן עללהתייחס קיומואליו הוצגהכסוג עלרביעי ידישל פרופסוררכיב חשמלי פסיבי, בנוסף ל[[לאוןנגד]], צ'ואה[[קבל]] במאמרו[[סליל שפרסםהשראה|סליל]]. בשנתלעומת 1971.שלושת האחרונים, שמימושים קרובים לאידאליים שלהם קיימים ונמצאים בשימוש נרחב בטכנולוגיה מזה עשרות שנים, נכון ל-2014 לא קיים מימוש מעשי של ממריסטור.
 
מקובל כיום לפיכך להתייחס אליו כרכיב החשמלי הפסיבי הרביעי: בנוסף ל[[נגד]], [[קבל]] ו[[סליל השראה|סליל]].
תכונותיו התאורטיות של ממריסטור כוללות התנגדות התלויה בהיסטוריה של המתח והזרם בין הדקיו. לתכונה זו עשוי להיות שימוש ביצור התקני זיכרון דלי הספק, ולכן מתקיים מחקר תאורטי ויישומי נרחב במטרה לייצר ממריסטורים בטכנולוגית [[VLSI]]. מנגד, קיימת טענה כי ממריסטור אידאלי סותר עקרונות יסוד ב[[תרמודינמיקה]] בתנאי חוסר שיווי משקל.
בשנת [[2008]] פורסם מאמר של חברת [[HP]] במגזין [[נייצ'ר]] ובו תיארו החוקרים, בראשותו של סטן ויליאמס, כיצד התקן TiOx שהם ייצרו, מגלה תכונות "ממריזטיביות". מאז יוצרו סוגים שונים של ממריסטורים בחברות שונות, כדוגמת STT MRAM. נציגים של חברת HP ציינו שעד סוף 2013 ניתן לצפות להשקה של רכיב ממריסטור כהתקן בשיווק מסחרי{{הערה|שם=eetimes|1=פיטר קלארק, EE Times: [http://www.technologies.co.il/beta/Page.aspx?Id=2530 HP ו-Hynix מתכוונות להשיק ממריסטור ב-2013], באתר טכנולוגיות}}.
 
== הסימטריה המתמטית ==
<math>\ I = W(\Phi_B(t))V(t) </math> , כאשר <math>\ W </math> מוגדר להיות משתנה המצב של הממריסטור לפי הקשר <math>\ W(\Phi_B)=\frac{dQ(\Phi_B)}{d\Phi_B} </math>
 
== מאפיינים בסיסיים ==
 
ממריסטור הינואמור להיות רכיב בעל [[התנגדות חשמלית ]] משתנה, המתבטאת באופייןבלולאת [[היסטרזיס]] שלכפולה עקומתבעקומת המתח-זרם שלו. ניתן לשנות את התנגדותו על ידי הזרמת [[זרם חשמלי]] גדול בממריסטור נשלט מטען (או הפעלת ממתח גדול בממריסטור נשלט שטף), אולםבעוד על ידי הזרמתשעבור זרמים קטנים מספיק, התנגדותו תהיה קבועה, ונוכל למדוד אותה באמצעים המקובלים. הסיבה לכך היא שהזרמת הזרם (או הפעלת המתח) משנהאמורה לשנות את משתנה המצב של הממריסטור ולכן גם את התנגדותו האפקטיבית, אולם ישנםמתחת ל"זרמי סף" ו "מתחי סף" שהינם מספיק קטנים כדי לא לחולל שוםיחול שינוי במצבו של הממריסטור. הדבר דומה לבעיהלתופעה ידועה ממכניקה בה כוח הפועל כנגד [[כוח חיכוך]] סטטי, אינו גורם לתאוצה או שינוי כלשהו, אם הוא אינו גדול מחיכוך סטטי זה.
 
בשל תכונות אלו, ניתן לחשוב על ממריסטור כעל רכיב [[מיתוג]] אפשרי. על ידי הזרמת זרם רב ולזמן מספיק בכיוון אחד של ההתקן, נוכל לקבוע את התנגדותו לערך ידועאחד, ולערך אחר עלועל ידי הזרמת זרם הכיווןבכיוון השני - לערך אחר. פעולת קריאת המידע, תוכל להתבצע ללא פריקה או טעינה של קבל כמקובל כיום בחלק מן הזיכרונות האלקטרוניים, אלא על ידי הזרמת זרם הנמוך מזרם הסף, ומדידת המתח על ההתקן.
 
בנוסף לכך, אין ההתנגדות של הממריסטור צפויה להשתנות עם הזמן אם לא יוזרם דרכו זרם, ולהבדיל מקבל שבו כמות המטען שבו, המהווה את המידע הבינארי האצור עליו, זולגת עם הזמן -דבר המצריך רענון וטעינה מחודשת של הקבל מידי זמן, בממריסטור המידע (שהוא ההתנגדות עצמה) אינו אובד ואין הממריסטור זקוק לרענון וטעינה מחודשת. משום כך, עוסקים כיום בתחום זה מספרחוקרים הולך וגדל של חוקריםרבים, המקווים כילממש יתגלוממריסטור בממריסטורבעל תכונות אלו אשר יאפשרו בעתיד צמצום ההספק בהתקנים אלקטרוניים.
 
==היסטוריה==
במונח ממריסטור השתמש לראשונה [[ברנרד וידרו]] בהקשר של [[רשת עצבית|רשתות עצביות]] ב-1960. [[לאון צ'ואה]] פרסם בשנת 1971 את המאמר שקיבע את המונח במשמעותו המוכרת כיום{{הערה|{{קישור כללי|הכותב=Leon O. Chua|כותרת=Memristor - The Missing Circuit Element|כתובת=http://ieeeghn.org/wiki/images/b/bd/Memristor_chua_article.pdf|תאריך=September 1971|מידע נוסף=Retrieved from IEEE Global History Network|שפה=אנגלית|פורמט=PDF}}}}. צ'ואה הציג את קיומו המשוער של רכיב נוסף על נגד, קבל וסליל, מטעמי סימטריה, וניתח את תכונותיו הצפויות ושימושיו האפשריים.
 
בשנת [[2008]] פורסם מאמר של חברת [[HP]] במגזין [[נייצ'ר]] ובו תיארו החוקרים, בראשותו של סטן ויליאמס, כיצד התקן TiOx שהם ייצרו, מגלה תכונות "ממריזטיביות". נציגים של חברת HP ציינו שעד סוף 2013 ניתן לצפות להשקה של רכיב ממריסטור כהתקן בשיווק מסחרי. אולם הערכות עדכניות יותר של HP משנת 2013{{הערה|{{קישור כללי|הכותב=Chris Mellor|כותרת=HP 100TB Memristor drives by 2018 – if you're lucky, admits tech titan|כתובת=http://www.theregister.co.uk/2013/11/01/hp_memristor_2018|תאריך=1 Nov 2013|מידע נוסף=The Register|שפה=אנגלית|ציטוט=HP has warned El Reg not to get its hopes up too high after the tech titan's CTO Martin Fink suggested StoreServ arrays could be packed with 100TB Memristor drives come 2018}}}} לא צופות שימוש בטכנולוגיה זו לפני 2018.
ממריסטור הינו רכיב בעל [[התנגדות חשמלית ]] משתנה, המתבטאת באופיין [[היסטרזיס]] של עקומת המתח-זרם שלו. ניתן לשנות את התנגדותו על ידי הזרמת [[זרם חשמלי]] גדול בממריסטור נשלט מטען (או הפעלת ממתח גדול בממריסטור נשלט שטף), אולם על ידי הזרמת זרמים קטנים מספיק, התנגדותו תהיה קבועה, ונוכל למדוד אותה באמצעים המקובלים. הסיבה לכך היא שהזרמת הזרם (או הפעלת המתח) משנה את משתנה המצב של הממריסטור ולכן גם את התנגדותו האפקטיבית, אולם ישנם "זרמי סף" ו "מתחי סף" שהינם מספיק קטנים כדי לא לחולל שום שינוי במצבו של הממריסטור. הדבר דומה לבעיה ידועה ממכניקה בה כוח הפועל כנגד [[כוח חיכוך]] סטטי, אינו גורם לתאוצה או שינוי כלשהו, אם הוא אינו גדול מחיכוך סטטי זה.
 
בשנת 2012 פרסמו הפיזיקאים פאול מויפלס ורוהיט סוני מאמר{{הערה|{{קישור כללי|הכותב=P. Meuffels, R. Soni|כותרת=Fundamental Issues and Problems in the Realization of Memristors|כתובת=http://arxiv.org/abs/1207.7319|תאריך=July 2012|מידע נוסף=arXiv:1207.7319v1 [cond-mat.mes-hall]|שפה=אנגלית}}}} בו טענו כי הטכנולוגיה של HP אינה תואמת להגדרה של ממריסטור, ולמעשה ניתן לתארה כקבל כימי, הסובל מאובדן מידע לאורך זמן. כמו כן טענו כי המאפיינים של ממריסטור אידאלי סותרים עקרונות יסוד ב[[תרמודינמיקה]] ו[[תורת האינפורמציה]] ([[עקרון לנדאואר]]). במאמר אחר{{הערה|{{קישור כללי|הכותב=M. Di Ventra , Y. V. Pershin|כותרת=On the physical properties of memristive, memcapacitive and meminductive systems|כתובת=http://iopscience.iop.org/0957-4484/24/25/255201/|תאריך=May 2013|מידע נוסף=Nanotechnology, issue 25|שפה=אנגלית}}}} נטען כי תכונות הזיכרון של הממריסטורים שמומשו דומות לתופעות זיכרון חלשות בהתקנים קיימים (שאינן רצויות), וכן כי ממריסטור אידאלי (לו ניתן היה לממשו) אמור לסבול מאבדן מידע כתוצאה מרעשים ותנודות.
בשל תכונות אלו, ניתן לחשוב על ממריסטור כעל רכיב [[מיתוג]] אפשרי. על ידי הזרמת זרם רב ולזמן מספיק בכיוון אחד של ההתקן, נוכל לקבוע את התנגדותו לערך ידוע, ולערך אחר על ידי הזרמת זרם הכיוון השני. פעולת קריאת המידע, תוכל להתבצע ללא פריקה או טעינה של קבל כמקובל כיום בחלק מן הזיכרונות האלקטרוניים, אלא על ידי הזרמת זרם הנמוך מזרם הסף, ומדידת המתח על ההתקן.
 
צ'ואה, חלוץ המחקר בתחום, פרסם לאורך השנים מאמרים נוספים בהם הרחיב את ההגדרה הראשונית וטען כי תופעות שונות בתחומי האלקטרוניקה ואף בתחומים רבים אחרים (כביולוגיה, כימיה) עונים להגדרות של ממריסטור{{הערה|{{קישור כללי|הכותב=Leon Chua|כותרת=Resistance switching memories are memristors|כתובת=http://rd.springer.com/article/10.1007%2Fs00339-011-6264-9|תאריך=March 2011|מידע נוסף=Applied Physics A, vol. 102, issue 4|שפה=אנגלית}}}}.
בנוסף לכך, אין ההתנגדות של הממריסטור צפויה להשתנות עם הזמן אם לא יוזרם דרכו זרם, ולהבדיל מקבל שבו כמות המטען שבו, המהווה את המידע הבינארי האצור עליו, זולגת עם הזמן -דבר המצריך רענון וטעינה מחודשת של הקבל מידי זמן, בממריסטור המידע (שהוא ההתנגדות עצמה) אינו אובד ואין הממריסטור זקוק לרענון וטעינה מחודשת. משום כך, עוסקים כיום בתחום זה מספר הולך וגדל של חוקרים, המקווים כי יתגלו בממריסטור תכונות אלו אשר יאפשרו בעתיד צמצום ההספק בהתקנים אלקטרוניים.
 
== סימולציה לממריסטור נשלט שטף מבוסס Titanium Dioxide ==
== קישורים חיצוניים ==
* לאון צ'ואה, [http://ieeeghn.org/wiki/images/b/bd/Memristor_chua_article.pdf Memristor-The Missing Circuit Element]
* [http://inst.cs.berkeley.edu/~ee129/sp09/handouts/TheMissingMemristorFound.pdfThe missing memristor found]
* [http://www.e-news.co.il/content/187/1292/ הממריסטור ישנה את המחשבים, האלקטרוניקה ויכבוש את העולם] טכנולוגיה בשפה פשוטה E-News.co.il