A matriz cruciforme de 9 bits funciona bem, mas usa platina
Ao colocar dois blocos um em cima do outro, você pode girá-los para que eles tenham nove pontos de interseção.A memória com mudança de fase (PCM) parece oferecer as melhores opções: a velocidade da RAM moderna e o armazenamento permanente de dados do disco rígido. Embora as opções existentes para sua implementação sejam muito caras para uso em larga escala, os pesquisadores estão fazendo truques muito interessantes com o equipamento de teste. Suas propriedades distintas permitiam que as pessoas realizassem cálculos e treinassem redes neurais diretamente na memória. Portanto, a busca de métodos para melhorar a eficiência pode fornecer novas abordagens para a computação.
Nesta semana, uma colaboração de cientistas da Universidade de Massachusetts e do Laboratório Nacional Brookhaven
publicou um artigo descrevendo a fabricação de um pequeno conjunto de
memristores que funcionam de maneira semelhante ao PCM. O tamanho dessa memória tinha apenas 2 nanômetros de diâmetro e a distância entre os elementos pode ser de apenas 12 nm - menos do que as tecnologias avançadas de processador. Desvantagens? Até agora, a equipe conseguiu criar apenas 9 bits de memória por vez, e a platina teve que ser usada.
Na grelha
O elemento chave do novo esquema são pequenas placas de platina com uma espessura de apenas 2 nm - ou seja, apenas 11 átomos do elemento. A platina é um metal bastante caro, mas essas placas têm uma resistência extremamente baixa. A resistência da placa medida pelos pesquisadores foi quase 10.000 vezes menor que a resistência de um nanotubo de carbono da mesma espessura. Os autores afirmam que são capazes de produzir chapas do tamanho certo com 100% de eficiência.
A placa é colocada em germânio, o que permite alinhá-la em uma superfície vertical de silicone. Em seguida, os fios de cobre são conectados a ele e a placa é revestida com óxido de alumínio. Como resultado, uma faixa estreita da borda da placa, com 2 nm de largura, parece vertical. A segunda placa com eletrodos é igualmente colocada no lugar certo, depois o óxido de alumínio e a terceira placa são adicionados. Quando a parte superior do bloco resultante é polida, uma superfície é obtida a partir de três linhas paralelas de platina, cada uma das quais é acessada através de seu próprio conjunto de eletrodos de cobre. Vamos chamá-los de "fios", mas, na realidade, essa é apenas a borda estreita de uma placa mais larga imersa em óxido de alumínio.
Para a fabricação de memristores de trabalho, dois desses blocos são dispostos de modo que as linhas se voltem uma para a outra e forme uma treliça com nove pontos de interseção. Entre os blocos, os pesquisadores colocaram uma camada de uma mistura de óxido de titânio e óxido de háfnio com uma espessura de 7 nm.
Os fios de cobre permitem ativar apenas um dos três fios de platina no bloco de cada vez. Dependendo de qual dos fios da unidade oposta estava ativo, apenas uma interseção é ativada.
Obrigado pela memória
Sob condições normais, uma camada de titânio / óxido de háfnio atuaria como isolante e bloqueava a corrente nas interseções dos fios de cobre. Mas quando uma corrente suficientemente forte é fornecida, um fio de titânio é formado conectando dois pedaços de platina. Como resultado, uma corrente começa a fluir entre eles; a diferença entre os estados condutor e isolante pode ser considerada como a diferença entre zero e unidade. Uma conexão mantém seu estado, a menos que uma corrente suficientemente forte seja fornecida por ela, o que interromperá a conexão.
E tudo funciona. Em relação a cada interseção da rede como um pixel, os autores definem e redefinem os bits, resultando em um padrão das letras "NANO".
Se a densidade do dispositivo puder ser dimensionada, ela se tornará uma memória flash tridimensional produzida em um processo de 64 camadas. Será uma densidade de 4,5 Tbps por polegada quadrada [700 Gb / sq. ver]. Ao mesmo tempo, os memristores não precisam da profundidade necessária para a memória flash.
Mas será que realmente aumentará além de nove bits? Muitos problemas em potencial são imediatamente aparentes. Um deles é o uso de platina. As chapas com uma espessura de 11 átomos têm um pouco de platina, e os autores dizem que são capazes de produzi-las com uma eficiência de 100%, mas esse ainda é um material muito caro para a produção em larga escala. Portanto, as vantagens de procurar material mais comum que possa formar estruturas com propriedades semelhantes são óbvias.
Depois vem a produção. O processamento é comparável a outros fabricantes de semicondutores, mas cada etapa deve ser repetida, adicionando um fio adicional ao dispositivo. Se você dimensioná-lo para tamanhos que produzam volumes úteis, pode consumir muito tempo e problemas raros de processamento podem se tornar mais graves. Se eles forem raros o suficiente, será possível não usar fios defeituosos e suportar uma quantidade reduzida de memória. Isso reduzirá a densidade de gravação, mas já é bastante alta.
Talvez a característica mais interessante deste dispositivo seja sua capacidade de escalar. Embora os pesquisadores tenham fabricado apenas três fios paralelos, cada fio adicional aumentará drasticamente a capacidade. O quarto fio aumentará a capacidade de 9 bits para 16 e o quinto para 25. E se a distância entre os fios puder ser de apenas 12 nm, a escala não levará a aumentos significativos no volume e no consumo do material.