Четвёртый базовый элемент микросхем, предсказанный ещё 37 лет назад, родился в лаборатории Hewlett-Packard (HP Labs), в группе под руководством Стенли Уильямса (R. Stanley Williams).

Американские специалисты создали мемристор (memristor) — нелинейное сопротивление с памятью. Придумал его в 1971 году Леон Чуа (Leon Chua) из университета Калифорнии в Беркли (University of California, Berkeley), предсказав, что задумка должна стать четвёртым базовым элементом электроники после конденсатора, сопротивления и катушки индуктивности. Однако до сих пор мемристор оставался гипотетическим устройством, не имеющим физического воплощения.

Теперь HP Labs построила мемристор на основе тонких плёнок диоксида титана с точно выверенным и неравным распределением атомов титана и кислорода на различных уровнях. В результате мемристор меняет своё электрическое сопротивление в зависимости от проходящего тока. Подробности работы её авторы изложили в своей статье в Nature.

Этот новый элемент решает многие проблемы, связанные с сегодняшними схемами, поскольку повышает производительность по мере перехода на всё более мелкие составные части чипов. Мемристор позволит создать устройства в масштабе нанометров, которые должны работать быстрее без генерации всё большего количества избыточного тепла, которая ныне ограничивает уменьшение размеров транзисторов.

Особенностью мемристора является гистерезис, проявляющийся при циклическом изменении в напряжении и проходящем через элемент токе: фактически сопротивление элемента зависит от заряда, который проходил через него ранее. И то, что обычная теория электроники рассматривает как аномалию или помеху, здесь является основой функционирования устройства.

Ток, проходящий через мемристор, способен менять его сопротивление в тысячу раз, фактически осуществляя переключение между двумя состояниями, благодаря чему новый элемент и может служить ячейкой памяти.

Чуа подчёркивает ещё одно важное достоинство «новичка»: по мере уменьшения размеров он работает только лучше и лучше. И ещё: команда Уильямса уже показала в своей опытной схеме, что определённая комбинация мемристоров может выполнять работу транзистора, но только «с очень отличной физикой» (по определению Стенли).

Об этом пишет Membrana