Новый тип резистивной памяти позволит хранить терабайт данных на кристалле, размером с почтовую марку

Резистивная память с произвольным доступом (Resistive Random-Access Memory, RRAM) рассматривается специалистами в области информационных технологий в качестве наилучшего кандидата на звание компьютерной памяти следующего поколения. Хранение данных в ячейках резистивной памяти осуществляется за счет изменения сопротивления материала, а не электрического заряда.

В состав структуры RRAM-ячейки входят два электрода, между которыми зажат слой особого диэлектрического материала, который меняет свое сопротивление в зависимости от полярности и значения электрического потенциала, приложенного к двум электродам. И основной проблемой, с которой сталкиваются исследователи, разрабатывающие различные типы RRAM-памяти, является поиск подходящего диэлектрического материала, свойства которого полностью удовлетворяют множеству жестких критериев.

Группа исследователей из университета Райс (Rice University), возглавляемая Джеймсом Туром (James Tour), занимаются проблемой RRAM-памяти с 2010 года. В качестве основного диэлектрического материала исследователи используют диоксид кремния (SiO2), и недавно им удалось совершить прорыв, разработав технологию формирования в слое диоксида кремния множества нанопор, токопроводящих нитей, которые выступают в роли отдельных ячеек RRAM-памяти из которых можно сформировать высокоплотный массив памяти.

«Наша технология является одной из немногих технологий, полностью удовлетворяющих каждому из требований широкомасштабного производства энергонезависимой памяти следующего поколения» – рассказывает Джеймс Тур, – «Процесс производства протекает при комнатной температуре, ячейки памяти имеют весьма низкое напряжение переключения и высокое соотношение значений сопротивления в различных состояниях. Ячейки не требуют расхода энергии при хранении информации, могут хранить до девяти бит данных на ячейку, обладают высокой надежностью и обеспечивают высокую скорость записи и чтения информации».



Ключевым моментом разработанной исследователями технологии является процесс изготовления тонкой пластины из пористого диоксида кремния, но не просто пористого, а имеющего упорядоченную структуру из этих пор. Имея в распоряжении такой материал, остается только нанести на его поверхность сетку из электродов, что делается достаточно просто, и такой подход позволяет избежать того, что так не любят делать все производители чипов – создавать вокруг границ массива ячеек памяти сложные схемы электронного управления.

На всем вышеперечисленном преимущества использования нанопористого диоксида кремния не заканчиваются. Ячейки памяти на основе нанопор выдерживают в 100 раз большее количество циклов записи-стирания, нежели ячейки памяти предыдущего варианта.

Кроме этого, в каждой ячейке может храниться до девяти бит информации, что является самым большим показателем по отношению к другим типам памяти, включая и RRAM-память.

В настоящее время исследовательская группа работает над совершенствованием разработанной ими технологии в направлении ее ориентации на условия массового производства.

Тем временем ведутся мероприятии по патентованию и разрабатывается план лицензирования технологии для компаний, занимающихся выпуском микросхем памяти, некоторые из которых уже проявили интерес к новому типу RRAM-памяти, разработанному исследователями из университета Райс.

Источник