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备胎还是提前布局?华为最新专利忆阻器芯片将至,什么是忆阻器?

2020-04-10 17:26 作者:厂长是关同学  | 我要投稿

忆阻器,全称记忆电阻

忆阻器,从这两个字可以大致推敲出它的功用来。最早提出忆阻器概念的人,是华裔的科学家蔡少棠,当时任教于美国的加州大学伯克利分校。时间是 1971 年,在研究电荷、电流、电压和磁通量之间的关系时,任教于加州大学伯克利分校的蔡教授推断在电阻、电容和电感器之外,应该还有一种组件,代表着电荷与磁通量之间的关系。这种组件的效果,就是它的电阻会随着通过的电流量而改变,而且就算电流停止了,它的电阻仍然会停留在之前的值,直到接受到反向的电流它才会被推回去。

忆阻器四种基本元件之间的关系

简单说,忆阻器是一种有记忆功能的非线性电阻。通过控制电流的变化可改变其阻值,如果把高阻值定义为“1”,低阻值定义为“0”,则这种电阻就可以实现存储数据的功能。实际上就是一个有记忆功能的非线性电阻器。

用常见的水管来比喻,电流是通过的水量,而电阻是水管的粗细时,当水从一个方向流过去,水管会随着水流量而越来越粗,这时如果把水流关掉的话,水管的粗细会维持不变;反之当水从相反方向流动时,水管就会越来越细。因为这样的组件会“记住”之前的电流量,因此被称为忆阻器。

由于忆阻器尺寸小、能耗低,所以能很好地储存和处理信息。一个忆阻器的工作量,相当于一枚CPU芯片中十几个晶体管共同产生的效用。惠普公司的研究人员首次做出纳米忆阻器件,掀起忆阻研究热潮。纳米忆阻器件的出现,有望实现非易失性随机存储器。并且,基于忆阻的随机存储器的集成度,功耗,读写速度都要比传统的随机存储器优越。此外,忆阻是硬件实现人工神经网络突触的最好方式 。由于忆阻的非线性性质,可以产生混沌电路,从而在保密通信中也有很多应用。

根据这几天与知情人士的沟通,我们才发现华为竟然有意进军忆阻器芯片领域,经过多方查找我在中国知网的相关报道中发现华为分别于2019年3月、2020年1月公开的两份相关专利信息。其中申请人分别为华为,清华大学以及南京大学。



目前国内市场进行忆阻器芯片研发的企业比较少,其中有一家名为闪亿半导体,创始人鲁辞莽表示,“国际上,IBM、Micron、东芝等企业都在研发忆阻器芯片,不过大多数仍然处于实验室验证阶段。”

那么华为为什么会在忆阻器领域开始发力呢?其实也不难理解,未来人工智能领域,Ai将无处不在,而忆阻器芯片的诞生可以更好的保证人工智能及通讯领域加速前行。

忆阻器这么好到底有什么作用呢?它的未来是什么?

作用:

  1. 更新即有的电路设计

  2. 新型廉价的大容量存储

  3. 可重构逻辑功能类的芯片

  4. 可以记录0/1更丰富的信息

未来:

  1. 存储/逻辑一体化

  2. 计算机架构产生变革

  3. 生物记忆/思考行为开始仿真

  4. Ai将跨越发展

也就是说忆阻器芯片的来临,可以让人工智能模仿人的大脑思维,可以模仿人们的行为举止,仿生科技将得到前所未有的发展。而华为在过去几年里不断的将人工智能带到终端领域,从麒麟970开启了智能NPU芯片,随后华为不断突破,始终把人工智能放在第一位,让Ai更加聪明更加高效,去年华为自研了达芬奇架构的Ai NPU,加速开启智能时代,最新发布的华为P40系列的Ai应用,已经充分展示了,华为在这一领域的能力,Mate20系列让我们知道Ai的各种玩法,P40系列的路人移除,瞬间抓拍, 反光消除也是Ai在起作用,华为发布的三款芯片,:麒麟820 ,麒麟 985,麒麟990都成功搭载了自研的NPU,其算力名列前茅。可以想象当华为得知有一种芯片可以让Ai更强大,华为怎么可能会放过这个机会。




随着摩尔定律放缓,计算界翘首以待新的架构突破冯诺依曼瓶颈,适应越来越复杂的 AI 问题。基于忆阻器的存算一体系统在这场角逐中一定会稳步前进,也将成为各大科技企业和政府机构下一个发力点。

虽然清华大学此次取得了可喜的成绩,但芯片领域仍是我国的弱项。分析人士认为,中国完全依靠自己的技术生产芯片和半导体,至少还需要 5-10 年的时间。另一方面,西方的竞争对手也不会原地踏步,将不断完善自己的技术。

因此,未来十年争夺全球芯片生产领先地位的博弈将会异常激烈。此次华为入局忆阻器芯片,希望可以引起国内芯片厂商、科技厂商的重视,提前把握住机会。

在中美博弈的大框架之下,我们的科技企业必须要有洞察先机的能力,这样才能在未来不受限制的开拓更加广阔的科技蓝海。


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