La matriz cruciforme de 9 bits funciona bien, pero usa platino
Al colocar dos bloques uno encima del otro, puede rotarlos para que tengan nueve puntos de intersección.La memoria con cambio de fase (PCM) parece ser capaz de ofrecer lo mejor de ambas opciones: la velocidad de la RAM moderna y el almacenamiento permanente de los datos del disco duro. Aunque las opciones existentes para su implementación son demasiado caras para su uso a gran escala, los investigadores están haciendo trucos muy interesantes con el equipo de prueba. Sus propiedades distintivas permitieron a las personas realizar cálculos y entrenar redes neuronales directamente en la memoria. Por lo tanto, la búsqueda de métodos para mejorar la eficiencia puede proporcionar nuevos enfoques para la informática.
Esta semana, una colaboración de científicos de la Universidad de Massachusetts y el Laboratorio Nacional de Brookhaven
publicó un artículo que describe la fabricación de un pequeño conjunto de
memristors que funcionan de manera similar a PCM. El tamaño de esta memoria era de solo 2 nanómetros de ancho, y la distancia entre los elementos puede ser de solo 12 nm, menos que las tecnologías de procesador avanzadas. Desventajas? Hasta ahora, el equipo solo podía hacer 9 bits de memoria a la vez, y se tenía que usar platino.
A la parrilla
El elemento clave del nuevo esquema son pequeñas placas de platino con un grosor de solo 2 nm, es decir, solo 11 átomos del elemento. El platino es un metal bastante caro, pero estas placas tienen una resistencia extremadamente baja. La resistencia de la placa medida por los investigadores fue casi 10,000 veces menor que la resistencia de un nanotubo de carbono del mismo grosor. Los autores afirman que son capaces de producir placas del tamaño correcto con 100% de eficiencia.
La placa se coloca sobre germanio, lo que le permite alinearla sobre una superficie vertical de silicio. Luego se conectan cables de cobre y la placa se recubre con óxido de aluminio. Como resultado, una franja estrecha del borde de la placa, de 2 nm de ancho, se ve vertical. La segunda placa con electrodos se coloca de manera similar en el lugar correcto, luego se agrega óxido de aluminio y la tercera placa. Cuando se pule la parte superior del bloque resultante, se obtiene una superficie a partir de tres líneas paralelas de platino, a cada una de las cuales se accede a través de su propio conjunto de electrodos de cobre. Los llamaremos "cables", pero en realidad esto es solo el borde estrecho de una placa más ancha sumergida en óxido de aluminio.
Para la fabricación de memristores en funcionamiento, dos de estos bloques están dispuestos de manera que las líneas se enfrentan entre sí y forman una red con nueve puntos de intersección. Entre los bloques, los investigadores colocaron una capa de una mezcla de óxido de titanio y óxido de hafnio con un espesor de 7 nm.
Los cables de cobre le permiten activar solo uno de los tres cables de platino en el bloque a la vez. Dependiendo de cuál de los cables de la unidad opuesta estaba activo, solo se activa una intersección.
Gracias por el recuerdo
En condiciones normales, una capa de óxido de titanio / hafnio actuaría como aislante y bloquearía la corriente en las intersecciones de los cables de cobre. Pero cuando se suministra una corriente suficientemente fuerte, se forma un hilo de titanio que conecta dos piezas de platino. Como resultado, una corriente comienza a fluir entre ellos; La diferencia entre los estados conductores y aislantes puede considerarse como la diferencia entre cero y la unidad. Una conexión conserva su estado, a menos que se le suministre una corriente suficientemente fuerte, lo que interrumpirá la conexión.
Y todo funciona. Con respecto a cada intersección de la red como un píxel, los autores establecen y restablecen los bits, dando como resultado un patrón de las letras "NANO".
Si la densidad de su dispositivo se puede escalar, se convertirá en una memoria flash tridimensional producida en un proceso de 64 capas. Esta será una densidad de 4.5 Tbps por pulgada cuadrada [700 Gb / sq. ver]. Al mismo tiempo, los memristors no necesitan la profundidad necesaria para la memoria flash.
¿Pero realmente se ampliará más allá de nueve bits? Muchos problemas potenciales son evidentes de inmediato. Uno de ellos es el uso de platino. Las placas con un espesor de 11 átomos tienen un poco de platino, y los autores dicen que pueden producirlas con una eficiencia del 100%, pero este sigue siendo un material muy costoso para la producción a gran escala. Por lo tanto, las ventajas de buscar material más común que pueda formar estructuras con propiedades similares son obvias.
Luego viene la producción. El procesamiento es comparable a la fabricación de otros semiconductores, pero cada paso debe repetirse, agregando un cable adicional al dispositivo. Si lo escala a tamaños que producen volúmenes útiles, puede llevar mucho tiempo y los problemas de procesamiento raros pueden ser más graves. Si son lo suficientemente raros, entonces será posible no usar cables defectuosos y aguantar una cantidad reducida de memoria. Esto reducirá la densidad de grabación, pero ya es bastante alta.
Quizás la característica más interesante de este dispositivo es su capacidad para escalar. Aunque los investigadores hicieron solo tres cables paralelos, cada cable adicional aumentará drásticamente la capacidad. El cuarto cable aumentará la capacidad de 9 bits a 16 y el quinto a 25. Y si la distancia entre los cables puede ser de solo 12 nm, el escalado no dará lugar a aumentos significativos en el volumen y el consumo del material.