13、忆阻器在硬件安全中的应用与优势

忆阻器在硬件安全中的应用与优势

1. 忆阻器特性与应用适配性

忆阻器的特性差异意味着不同类型的忆阻器可能最适合不同的应用。通常，用于数字逻辑或存储应用的忆阻器被设计为具有二进制或离散多电平状态，这种状态下的状态转换是突然的。而其他忆阻器则在两个极端电阻状态之间呈现出更具模拟性的转换。这两种特性都可用于开发硬件安全原语。

2. 模拟忆阻器与写入时间

• 模拟模型 ：在最简单的模拟模型中，忆阻器可建模为两个电阻，$R_{on}$ 代表低电阻状态（LRS）值，$R_{off}$ 代表高电阻状态（HRS）值，由一个随时间在 0 到 1 之间变化的因子 $\alpha$ 加权。忆阻可表示为 $M(t) = \alpha(t)R_{on} + (1 - \alpha(t))R_{off}$。
• 制造方法 ：一种制造忆阻器的方法是将具有氧空位的 $TiO_{2 - X}$ 层放置在无 氧空位的 $TiO_{2}$ 层上，并将它们夹在金属电极之间。该器件可建模为两个串联电阻，分别代表 $TiO_{2}$ 的掺杂和未掺杂区域。
• 模型扩展 ：为考虑可变迁移率，模型扩展为：
  [M(t) = R_0\sqrt{1 - \frac{2\gamma\Delta R\varphi(t)}{D^2R_0^2}\mu R_{on}}]
  其中，$R_0$ 是最大电阻（$R_0 \approx R_{off}$），$Q_0$ 是 $w$ 从 0 迁移到 $D$ 所需的电荷，$\Delta R$ 是 $R_{off}$ 和 $R