Con un nuevo material, denominado "GST467", promete reemplazar tanto la RAM como el almacenamiento flash
La memoria de computadora universal, que es súper rápida y energéticamente eficiente, está un paso más cerca de la realidad después que los científicos construyeron un prototipo "extremadamente" estable utilizando un material completamente nuevo.
El nuevo material, denominado "GST467", que contiene germanio, antimonio y terbio, se utilizó como una capa repetida en una estructura de capas apiladas, conocida como superred, y podría allanar el camino para una memoria universal que pueda reemplazar tanto la memoria corta como la de almacenamiento a largo plazo. También puede ser más rápida, más barata y consumir menos energía, dijeron los científicos en un estudio.
Hoy en día, las computadoras utilizan memoria a corto plazo, como la memoria de acceso aleatorio (RAM) y la memoria flash a largo plazo, como unidades de estado sólido (SSD) o discos duros, para diferentes propósitos. La RAM es rápida pero necesita una cantidad significativa de espacio físico y un suministro de energía constante, lo que significa que sus datos desaparecen cuando se apaga la computadora. La memoria flash, por otro lado, retiene datos sin necesidad de energía y es mucho más densa, pero es más lenta que la RAM a la hora de transferir al procesador los datos almacenados.
Aún quedan varios obstáculos técnicos antes de que sea comercialmente viable una memoria universal que combine la velocidad de la RAM y la memoria a largo plazo del almacenamiento flash. Pero este prototipo es lo más parecido a lo que nadie ha llegado, escribieron los científicos en su artículo.
Según el estudio, el nuevo prototipo es una forma de memoria de cambio de fase (PCM) que crea unos y ceros de datos de computadora cuando cambia entre estados de alta y baja resistencia en un material similar al vidrio. Cuando el material del PCM cristaliza (lo que representa "uno"), libera una gran cantidad de energía y tiene baja resistencia. Tiene una alta resistencia y absorbe la misma cantidad de energía cuando se funde, lo que representa "cero".
Según los investigadores, GST467 es un candidato ideal para su uso en la PCM porque ofrece una cristalización más alta y temperaturas de fusión más bajas que otras alternativas, que también están hechas de antimonio, terbio y germanio, pero en diferentes proporciones y estructuras cristalinas.
En el nuevo estudio, el equipo diseñó y probó cientos de dispositivos de memoria de trabajo de diferentes tamaños que incorporaban GST467 como una capa en una pila de capas intercaladas de diferentes composiciones. Luego realizaron extensas mediciones eléctricas y pruebas comparativas para ver cómo funcionaba el material.
Los investigadores descubrieron que los dispositivos de superred basados en GST467 alcanzaron velocidades rápidas y consumieron muy poca energía, con el calor confinado al material. También informaron que, en teoría, puede retener datos durante más de 10 años, incluso a temperaturas superiores a 248 grados Fahrenheit (120 grados Celsius). Esto "va más allá del compromiso fundamental de la tecnología PCM" y da lugar a un "rendimiento superior del dispositivo", dijeron los científicos.
El material no solo mejora en una sola métrica, como la resistencia o la velocidad, sino en varias métricas simultáneamente, agregaron. También lo describieron como lo más "realista y amigable para la industria que hemos construido", diciendo que es un paso clave hacia una memoria universal.
El nuevo estudio muestra un posible enfoque revolucionario de la memoria universal. Uno de los mejores candidatos alternativos a la memoria universal es ULTRARAM, una tecnología basada en un proyecto de investigación que surgió de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido. Pero este enfoque utiliza un mecanismo diferente para retener información: a diferencia de la memoria flash y la RAM, que están basadas en silicio, ULTRARAM utiliza semiconductores fabricados a partir de elementos de los grupos III y V de la tabla periódica de elementos.
El nuevo dispositivo puede ser un mejor candidato porque ULTRARAM requiere 2,5 voltios para funcionar, frente a los 0,7 voltios que necesitaba el nuevo prototipo, dijo el coautor Asir Khan, académico postdoctoral visitante en Stanford. ULTRARAM también utiliza un compuesto tóxico: el arseniuro de indio.
Aunque ULTRARAM está mucho más cerca de la comercialización, los autores del nuevo estudio afirmaron que su nuevo prototipo sería más fácil de incorporar a los métodos de fabricación de semiconductores existentes. Esto se debe a las temperaturas relativamente bajas necesarias para crear un dispositivo que funcione.
"Un siguiente paso clave es conseguir socios de la industria que nos ayuden a ampliar esto de una manera rentable", dijo el coautor del estudio Eric Pop, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Stanford. "Ésa es la única manera de incluirlo en los dispositivos de consumo: si se puede fabricar a un coste suficientemente bajo".
El estudio se ha publicado el 22 de enero en la revista Nature Communications: Novel nanocomposite-superlattices for low energy and high stability nanoscale phase-change memory
