Auf Moors Law folgt der Memristor

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Mit Hilfe des Memristors seien deutlich schnellere, leistungsfähigere und zuverlässigere Rechner möglich. Aber auch in Displays oder Speichern könnte die junge Technologie für eine Revolution sorgen. In den HP Labs, dem Forschungszweig des Herstellers, wurde erstmals 2008 ein derartiger Memristor gebaut.

Damals aber hatten die Forscher geglaubt, einen neuen Speicher entdeckt zu haben. Jetzt stellt sich heraus, dass dieser physische Speicher auch eigene Operationen durchführen kann. Spinnt man diesen Gedanken weiter, dann kommt man zu einem Chip, der irgendwann keinen zentralen Rechenkern (CPU) mehr benötigt.

Memristor
Der Memristor (Speicherwiderstand) unter dem Elektronenmikroskop: 17 Memristoren liegen hier in einer Reihe. Ein Memristor besteht aus zwei Schichten mit Titanium Dioxid. Wird an eine Schicht Spannung angelegt, ändert sich der Widerstand in der gegenüberliegenden Schicht. Diese Änderung im Widerstand speichert Information.
Foto: HP

“Memristive Geräte könnten das Standard-Paradigma des Computing grundlegend verändern. Denn sie ermöglichen es, dass die Kalkulationen da durchgeführt werden, wo auch die Daten gespeichert sind und nicht in einem anderen zentralisierten Bereich”, erklärt Stanley Williams, Senior Fellow und Director für HPs Information and Quantum Systems Lab, in einer Mitteilung.

“Daher glauben wir, dass wir eines Tages in der Lage sein werden, kompaktere und energieeffizientere Rechensysteme herzustellen. Auch dann noch, wenn es nach dem traditionellen Ansatz, der durch das Mooresche Gesetz beschrieben ist, nicht mehr möglich ist noch kleinere Transistoren herzustellen”, so Williams weiter.

Der Memristor braucht weniger Energie, ist schneller und kann auf der gleichen Fläche rund doppelt so viele Informationen speichern wie ein Flash-Speicher, heißt es von HP. Sie sind mehr oder weniger unempfindlich gegen Strahlungen oder Magnetfelder, die häufig für Fehler in kleinen Chip-Designs verantwortlich sind. Als einen der größten Vorteile nennt HP aber, dass diese Speicher ihre Informationen auch dann nicht verlieren, wenn sie nicht unter Spannung stehen. So ließe sich theoretisch ein PC herstellen, den man einfach ein und ausschalten kann und der sofort einsatzbereit ist.

In den nächsten Jahren könnten bereits die ersten Geräte auf den Markt kommen, die mit Memristoren arbeiten. Die erste Architektur existiert in den HP-Laboren bereits, bei der mehrere dieser logischen Speicher übereinander auf einem Chip gestapelt sind. Fünf Jahre nach der ersten Markteinführung der Technologie könnten Handheld-Computer dank des Memristors die Speicherkapazität von Handheld-Rechner um den Faktor 10 steigern. Supercomputer könnten schneller rechnen, als man das je zuvor angenommen hat. Daneben ließen sich Memristoren auch in Displays von E-Readern wie Amazons Kindle einsetzen.

Die Geschichte des Memristors begann in den frühen 70er-Jahren. Leon Chua, Professor an der Universität Berkeley, hatte diese Technologie in einer Hypothese zunächst als theoretische Möglichkeit angedacht. Der Begriff Memristor setzt sich aus Memory (Speicher) und Resistor (Widerstand) zusammen. “Der Memristor besitzt Eigenschaften, die nicht durch eine Kombination der anderen drei Elemente erreicht werden können”, heißt es in einer HP-Mitteilung aus dem Jahr 2008.

Der Memristor gilt neben Kondensator, Widerstand und Induktor, die allesamt in aktuellen Halbleitern verwendet werden, als viertes Basiselement der Elektronik.

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