Sí. De hecho, ¡ya casi llegamos! La tecnología de memoria específica de la que estoy hablando es la memoria de acceso aleatorio de cambio de resistencia ( RRAM ) .
El concepto es relativamente simple: use un óxido, típicamente un óxido de metal de transición que forma fácilmente defectos de vacantes de oxígeno cargados, y aplique un campo eléctrico. Debido a algunas propiedades termodinámicas interesantes del sistema de óxido, puede causar una descomposición reversible del óxido. Esto nos permite cambiar el óxido de un lado a otro entre estados conductores y no conductores.
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Para obtener detalles sobre cómo funciona esto, le animo a leer mi respuesta aquí: Ingeniería eléctrica: ¿Pueden los memresistores “perder” memoria?
Estas son las ventajas que RRAM ya tiene sobre flash:
- Mejor escalabilidad : se han fabricado celdas RRAM tan pequeñas como 10nm x 10nm. Esto es mucho más pequeño que el MOSFET requerido para una celda flash. El rendimiento de RRAM también mejora a medida que las celdas se hacen más pequeñas, al contrario del comportamiento que obtenemos con los MOSFET. No hay razón para que no podamos escalar celdas a 5nm x 5nm o menos
- Menos pasos de litografía : una celda RRAM es solo un condensador MIM con algunos ajustes. Esto es mucho más simple de fabricar que un MOSFET. Dado que la litografía es el principal impulsor del costo de fabricación, esto se traduce directamente en que RRAM es más barato de fabricar
- Potencia extremadamente baja : mientras que el flash mide su energía de conmutación en uJ, la energía de conmutación RRAM se mide actualmente en pJ. Esa es una mejora de seis órdenes de magnitud . Los voltajes y corrientes de operación son significativamente más bajos en RRAM que en flash
- Velocidad : las velocidades de escritura de flash se miden en nosotros (microsegundos), mientras que las velocidades de escritura de RRAM se miden en ns. El flash NAND compensa esto con un paralelismo muy alto, pero RRAM sigue siendo al menos un orden de magnitud más rápido, sin tener en cuenta ninguna arquitectura de matriz RRAM paralela creativa que pueda volverse popular en el futuro
- Resistencia de escritura : las células RRAM se han demostrado con> 1e12 ciclos de resistencia de escritura. Los números típicos para flash están en el rango 1e7 – 1e8
Y las desventajas actuales de RRAM:
- Límites de escalabilidad : si bien las células RRAM tienen una escalabilidad prácticamente ilimitada, actualmente necesitamos un transistor seleccionado para evitar fugas de corriente. Esta configuración “1T1R” significa que nuestra huella mínima está actualmente limitada por el transistor seleccionado. Afortunadamente, las nuevas arquitecturas de dispositivos, como la RRAM no lineal, deberían permitirnos deshacernos por completo del transistor seleccionado.
- Variabilidad : las células RRAM exhiben una variabilidad significativa de lote a lote, de dispositivo a dispositivo y de ciclo a ciclo. Reducir esta variabilidad mientras se mantienen los márgenes mínimos de lectura es el tema de una intensa investigación ahora.
- Densidad de bits : flash 3D y flash MLC con 2-3 bits / celda y ambos se han comercializado. Entonces, si bien una celda de flash individual puede ser relativamente grande, esto aumenta enormemente el número de bits por unidad de área. La RRAM 3D ha sido demostrada y debería ser una tecnología viable. La RRAM multinivel también se ha demostrado, pero la variabilidad sigue siendo un obstáculo importante
- Formación : este es un paso exclusivo de la física de RRAM. Antes de poder utilizar un dispositivo RRAM, debe “formarse” aplicando un alto voltaje al dispositivo. Sin embargo, las nuevas arquitecturas bicapa y dopadas nos permiten crear dispositivos “libres de formación”, por lo que esto no debería ser un problema por mucho tiempo.
Espere que el flash 3D siga siendo la tecnología de memoria dominante durante algunos años más. Pero después de eso, RRAM probablemente se hará cargo, proporcionando memoria no volátil que es más rápida, más barata y más duradera que la memoria flash.
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Referencias
[1] Ingeniería eléctrica: ¿Pueden los memresistores “perder” memoria?
Imágenes de Flash y RRAM tomadas de:
[2] El valiente nuevo mundo de los SSD
[3] Lanza, M. A, Materiales 2014 , 7 , 2155-2182.
