后危機(jī)時代，傳統(tǒng)電子組件迎來創(chuàng)新與變革

　　經(jīng)過近些年發(fā)展，超級電容的體積越做越小，品質(zhì)越來越穩(wěn)定，性能越來越像電池。目前，5F以上的超級電容已經(jīng)開始應(yīng)用于許多便攜式和手持式產(chǎn)品中，有些甚至替代了電池。在汽車領(lǐng)域更是發(fā)展迅猛，由于充電時間短，電解質(zhì)材料環(huán)保等因素，很多制造商對超級電容作為混合動力汽車的電力能源來源寄予厚望，希望超級電容早日從概念車上轉(zhuǎn)至通用車輛中。

　　近期麻省理工學(xué)院實驗室的數(shù)據(jù)表明，在未來幾年內(nèi)，超級電容的能量儲存能力將出現(xiàn)質(zhì)的飛躍。目前的超級電容產(chǎn)品放電速度是傳統(tǒng)電池的10倍，而能量儲存能力在體積相同的條件下則只有后者的50%。這一不利局面將在未來幾年內(nèi)得到扭轉(zhuǎn)。屆時，超級電容將真正進(jìn)入一個更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　隱藏在電路中多年的第四類元件——憶阻器

　　兩篇時隔三十七年的論文

　　基礎(chǔ)電子學(xué)教科書列出了三種基本的電路元件：電阻器、電容器和電感器?，F(xiàn)在隨著第四類元件的發(fā)現(xiàn)與證實，傳統(tǒng)的觀念正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。

　　早在1971年，美國加州大學(xué)伯克利分校的華裔科學(xué)家蔡少棠教授就發(fā)表了題為《憶阻器：下落不明的電路元件》的論文，論文指出，除電容、電感和電阻之外，電路中還應(yīng)該存在第四種基本元件——憶阻器。這篇論文提供了憶阻器的原始理論架構(gòu)，推測電路有天然的記憶能力，即使電力中斷亦然。概括來說，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過控制電流的變化可改變其阻值，如果把高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，則這種電阻就可以實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的功能。不過這一發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時并未引起重視。因此，就像這篇論文的標(biāo)題一樣很快就“下落不明”了。

　　一隔近40年，憶阻器的存在一直無人去證實。直到去年，來自惠普實驗室下屬的信息和量子系統(tǒng)實驗室的4位研究人員，證實了憶阻現(xiàn)象在納米尺度的電子系統(tǒng)中確實是天然存在的，他們以《尋獲下落不明的憶阻器》為論文標(biāo)題來呼應(yīng)蔡教授的預(yù)測。在這樣的系統(tǒng)中，固態(tài)電子和離子運輸在一個外加偏置電壓下是耦合在一起的。這一發(fā)現(xiàn)可幫助解釋過去50年來在電子裝置中所觀察到的明顯異常的回滯電流—電壓行為的很多例子。

　　研究人員表示，憶阻器器件的最有趣特征是它可以記憶流經(jīng)它的電荷數(shù)量。蔡教授原先的想法是：憶阻器的電阻取決于多少電荷經(jīng)過了這個器件。讓電荷以一個方向流過，電阻會增加;如果讓電荷以反向流動，電阻就會減小。簡單地說，這種器件在任一時刻的電阻是時間的函數(shù)———或多少電荷向前或向后經(jīng)過了它。這一簡單想法的被證實，將對信息技術(shù)科學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　憶阻器將變革存儲方式

　　科學(xué)家指出，只有在納米尺度上，憶阻的工作狀態(tài)才可以被察覺到。憶阻器最簡單的應(yīng)用就是構(gòu)造新型的非易失性隨機(jī)存儲器，或當(dāng)計算機(jī)關(guān)閉后不會忘記它們曾經(jīng)所處的能量狀態(tài)的存儲芯片。電腦會回到你關(guān)閉時的相同狀態(tài)。同樣原理，憶阻器可讓手機(jī)在使用數(shù)周或更久時間后無需充電，也可使筆記本電腦在電池電量耗盡后很久仍能保存信息。憶阻器也有望挑戰(zhàn)目前數(shù)碼設(shè)備中普遍使用的閃存，因為它具有關(guān)閉電源后仍可以保存信息的能力。利用這項新發(fā)現(xiàn)制成的芯片，將比目前的閃存更快地保存信息，消耗更少的電力，占用更少的空間。概括一下憶阻器的應(yīng)用前景：如果憶阻器夠快，那么DRAM、Flash進(jìn)博物館;如果憶阻器成本夠低，那么溫徹斯特硬盤就得進(jìn)博物館。