5、忆阻器及其应用：原理、类型与安全应用探索

忆阻器及其应用：原理、类型与安全应用探索

1. 引言

在当今硬件与信息技术高度互联的时代，硬件和软件安全面临着更大的挑战。传统上，互补金属 - 氧化物 - 半导体（CMOS）技术在硬件安全领域有较多发展，但新兴技术为硬件安全概念的推进带来了独特机遇。纳米电子器件能够制造出高速、低功耗且更耐用的小型计算系统，与CMOS器件不同。例如，忆阻技术在安全处理密钥方面具有潜力，而这对于CMOS技术来说相对困难。近年来，忆阻器在硬件安全应用方面受到了关注。

电子学中有三个基本元件：电阻器、电容器和电感器，它们可用于定义电路的四个基本变量：电流（I）、电荷（q）、电压（V）和磁通量（φ）。电阻器定义电压和电流的关系，电容器定义电荷和电压的关系，电感器定义电流和磁通量的关系。然而，没有元件能定义电荷和磁通量的关系。为了使这些关系具有对称性，1971年，蔡教授提出了另一个基本电路元件——“忆阻器”，用数学公式表示为dφ = Mdq。

忆阻器作为电路的第四个基本元件，其数学定义如下表所示：
| 序号 | 定义 | 单位 | 关系 |
| — | — | — | — |
| 1 | 电阻（R） | 欧姆 | dv = Rdi |
| 2 | 电感（L） | 亨利 | dφ = Ldi |
| 3 | 电容（C） | 法拉 | dq = Cdv |
| 4 | 电流（i） | 安培 | dq = idt |
| 5 | 电压（v） | 伏特 | dφ = vdt |
| 6 | 忆阻（M） | 欧姆 | Dφ = Mdq |

忆阻器的符号已被广泛接受，它将磁通量（φ）与电荷（q）联系起来。由于v = dφ