Processing with memristors

Abstract

Em engenharia procura-se sempre melhorar o produto anterior. Torná-lo mais eficaz, mais rápido, enaltecer a sua funcionalidade. Entretanto chega- -se a um ponto onde o desenvolvimento se torna muito complexo e dispendioso. Chegados a esse ponto é necessário procurar novos métodos para continuar o desenvolvimento desse produto. Numa dessas procuras foi descoberta a realização física de um novo componente electrónico, o memristor. Este novo componente compromete-se a revolucionar o mundo electrónico, pois promete ser usável num leque bastante alargado de aplicações. O memristor promete ser um elemento de memória não volátil, pois consegue fixar o seu valor resistivo mesmo não estando a ser alimentado. Dado que o estado interno de um memristor se traduz num valor resistivo, pensase que um memristor pode ser usado para realizar combinações lineares, em que os coeficientes variam ao longo do tempo, ao invés de serem fixos, como era a única maneira de fazer até agora. Nesta dissertação pretende-se provar que esta aplicação de memristores é possível. Para tal ser provado, é criado o modelo de um memristor ideal, que é utilizado para simular os circuitos que provam se é, ou não, possível implementar a função pretendida. É também desenvolvido um circuito usado para forçar, ou ler, um estado do memristor, sem ser necessária qualquer preocupação com as características físicas deste componente. Após se obter o modelo, são discutidos os resultados obtidos, por forma a comprovar que estes são satisfatórios e que se pode continuar o trabalho. O mesmo processo de validação é usado com o programador. Dado que o modelo e o programador funcionaram como esperado, é possível passar ao ãmago desta dissertação, criando-se o circuito necessário para se provar se é, ou não, possível implementar a operação desejada. Findo este trabalho, conclui-se que os memristores podem, de facto, ser usados para a aplicação pretendida, pelo que se abrem muitas portas para trabalhos futuros, por forma a implementar e testar esta solução em várias aplicações.

In engineering we are always trying to make a product better. Making it faster, more efficient, adding new and better features. Meanwhile we reach a point where that product’s development becomes too complex and expensive. When that point is reached it is necessary to search for new methods to continue the product’s development. In one of those searches the implementation of a new device was found, the memristor’s. This new device promises to revolutionize the electronic’s world, since it is expected to be useful in a wide range of applications. The memristor has potential to be a non-volatile memory element, since it holds its resistive value, even after it is unplugged from a power source. Given that the memristor’s inner state is translated into a resistive value, it is possible to think that memristors can be used to perform linear combinations, where the coefficients will change along the time, between iterations, instead of being fixed, like it was the only way, until now. In this thesis we aim to prove that this memristor’s application is possible. For that to be proven, an ideal memristor model is created, in order to simulate the circuits that will prove, or not, that the application is realizable. A circuit that forces a state, or reads one is also developed, in order to provide an abstraction of the device’s physical characteristics. Right after the model is obtained, we discuss the simulation’s results, in order to decide if we can keep with the work or not. The same approach is used with the programmer. Being that the model and the programmed worked as expected, we will now carry on to the fulcra point of this thesis, hence creating the necessary circuitry in order to prove our point. At the end of this task, we conclude that memristors can actually be used to perform the desired operation. With this being proved lots of works appear, to test and implement the proposed solution in other applications.