Memristor: Was ist es, was kann es und wann kommt es?

Die Pläne von Hewlett-Packard gehen aber noch weiter. Im Frühjahr erst hat das von Williams geleitete Forschungslabor einige Verwendungsmöglichkeiten für den von ihm entwickelten Memristor vorgestellt: Der Schaltkreistyp eigne sich nicht nur als Alternative zu Flash-Speicher, sondern könne auch Logik-Operationen ausführen.

Mit den Bausteinen lassen sich HP zufolge Berechnungen „dezentral“, also außerhalb eines zentralen Prozessors durchführen. „Memristor-Geräte könnten das Standard-Paradigma bei Computern ändern. Denn mit ihnen lassen sich Berechnungen in denselben Chips ausführen, in denen die Daten gespeichert sind, anstatt in einer zentralen Recheneinheit“, so Williams.

Eine Schaltung mit 17 Memristoren unter dem Rasterkraftmikroskop. Jeder Memristor besteht aus zwei mit Draht verbundenen Schichten Titandioxid. Wird an eine Schicht Spannung angelegt, ändert sich der Signalwiderstand in der anderen. Damit lassen sich digitale Daten speichern (Bild: Stan Williams, HP Labs).
Eine Schaltung mit 17 Memristoren unter dem Rasterkraftmikroskop. Jeder Memristor besteht aus zwei mit Draht verbundenen Schichten Titandioxid. Wird an eine Schicht Spannung angelegt, ändert sich der Signalwiderstand in der anderen. Damit lassen sich digitale Daten speichern (Bild: Stan Williams, HP Labs).

„Nach unserer Einschätzung könnten wir dadurch in ferner Zukunft in der Lage sein, kleinere, stromsparendere Computersysteme zu bauen. Und das, nachdem es schon nicht mehr möglich ist, Transistoren nach dem Mooreschen Gesetz weiter zu verkleinern.“ Darüber hinaus sollen Prozessoren mit Memristoren die Silizium-Komponenten ersetzen, die etwa in E-Book-Reader-Displays verwendet werden. Überhaupt könnte man dank der neuen Bausteine bei vielen Geräten auf Silizium-Bestandteile verzichten.

Memristor als Katalysator für die Nanotechnologie

Mittelfristig könnte Memristor auch der Nanotechnologie in der IT zum Durchbruch verhelfen. Ideen, wie das aussehen könnte, haben Williams und HP auch schon: Im Projekt CeNSE entwerfen die HP-Forscher ein Sensor-Netzwerk aus vielen winzigen Computern, das alle möglichen Aufgaben erledigen kann. „Der bereits existierende Sensor-Chip lässt sich in unseren Fabriken für Druckerpatronen kostengünstig herstellen“, so Williams. „Aber das vorhandene elektromechanische Gerät, in dem der Sensor verbaut wird, ist derzeit noch so groß wie eine Druckerpatrone. Es muss noch viel kleiner werden.“

Ein Sensormodul mit einem MEMS-Akzelerometer von HP (Bild: Margie Wylie).
Ein Sensormodul mit einem MEMS-Akzelerometer von HP (Bild: Margie Wylie).

„In Zukunft, wenn wir einen Memristor und eine Logikeinheit hinzugefügt haben, werden wir alles auf einen einzigen Chip packen und in praktisch jedes Gerät einbauen können“, sagt Williams. Die dritte Stufe werde die Implementierung auf Nanopartikelebene sein.

Dann könnten Nanosensoren in Farben für Anstriche und vielen anderen Substanzen stecken. Der Zeitrahmen für CeNSE-Produkte steht schon fest. „Unsere ersten Sensormodule mit Akzelerometer sind für den Industrieeinsatz verfügbar“, erklärt Williams. „Die Funktionen für Vernetzung, Datenverarbeitung und Auswertung sind in zwei bis drei Jahren fertig.“ Praktisch: Das ist gerade dann, wenn auch die Memristoren in Serienfertigung gehen sollen.

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