忆阻器
忆阻器，英文命名为Memristor，用符号m表示，由电阻R、电容C、电感l四个基本无源电路器件组成，是磁通量和电荷之间的纽带，兼具电阻和记忆性能。它是新一代的高速存储单元，通常被称为RRAM。
备受关注的忆阻器的重要应用领域包括：非易失性存储器、逻辑计算、脑启发神经形态计算。这三条完全不同又相互联系的技术路线，为发展集信息存储和处理于一体的新型计算架构，突破传统冯诺依曼架构的瓶颈提供了可行的路线。
在忆阻器研究取得新成果的同时，基于忆阻器的多功能耦合器件也成为研究者关注的焦点。这些新型耦合器件包括：磁耦合器件、光耦合器件、超导耦合器件、相变忆阻器器件、铁电耦合器件等。
(1)忆阻器的基础研究和测试
忆阻器的研究可以分为三个阶段：基础研究、性能研究和集成研究。这种研究方法适用于阻变存储器(RRAM)、相变存储器(PCM)和铁电存储器(FeRAM)。忆阻器基础研究阶段，主要研究忆阻器的材料体系和物理机制，表征忆阻器的参数，通过捏滞回线对忆阻器进行分类。忆阻器的基础研究测试包括：DC特性、交流特性和脉冲特性测试。
忆阻器的DC特性测试通常与成型相结合，主要测试忆阻器的DC V-I曲线，计算置位/复位电压/电流、HRS、LRS等忆阻器的重要参数。可以单向扫描，也可以双向扫描。忆阻器的交流特性主要通过箍缩磁滞回线来测试，这是识别忆阻器类型的关键。忆阻器脉冲测试可以有效降低DC测试中焦耳热积累的影响，还可以用来研究热量对器件性能的影响。由于忆阻器表征技术的极度发展，皮秒脉冲擦除和信号捕获的需求日益强烈。
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(2)忆阻器性能的研究与测试
忆阻器性能研究的测试流程如下：
非易失性存储器的性能研究是通过测试忆阻器的周期数或耐久性和数据保持力来实现的。在循环次数和耐久性测试中，电阻测试通常由具有脉冲功能的半导体参数测试仪来完成。由于要测试的样本数量大，耗时长，所以需要编制程序进行自动测试。在极端情况下，置位/复位脉冲由高速任意波发生器产生。
如果将忆阻器用于神经元的研究，其性能测试除了擦除次数和数据保持次数外，还应基于突触电阻的动态测试。突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础，它有多种形式。根据记忆的长短可分为短时可塑性(STP)和长时可塑性(LTP)，其中短时可塑性包括双脉冲抑制(PPD)、双脉冲易化(PPF)和紧张后强化(PTP)。除此之外，还有一些其他的可塑性，如放电率依赖的可塑性(SRDP)和放电时间依赖的可塑性(STDP)，这些都是突触的基础神经信号处理和神经计算。
忆阻器的导电状态可以用来表示突触重量的变化。通过改变刺激脉冲电压的形状、频率、持续时间等参数，可以模拟不同突触功能对应的神经刺激信号的特征。通过测量瞬态电流，可以了解电阻变化的动态过程，获得神经形态特征的调控方法。与循环次数和耐久性测试相同，需要编程一个具有脉冲功能的半导体参数测试仪或高速任意波发生器产生相应的脉冲序列进行自动测试。
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审计唐子红
