Uma imagem de microscópio eletrônico de varredura mostra detalhes de uma matriz de memória de barra transversal de 1 kilobit projetada e construída na Rice University usando óxido de silício como elemento ativo. Crédito:Tour Group / Rice University
Um laboratório da Rice University pioneiro em dispositivos de memória que usam dispositivos baratos, A abundância de óxido de silício para armazenar dados levou-os um passo adiante com chips que mostram a praticidade da tecnologia.
A equipe liderada pelo químico James Tour, da Rice, construiu um dispositivo de óxido de silício regravável de 1 kilobit com diodos que eliminam a diafonia que corrompe os dados.
Um artigo sobre o novo trabalho aparece esta semana no jornal Materiais avançados .
Com gigabytes de memória flash se tornando cada vez mais baratos, uma unidade de memória não volátil 1k tem pouco uso prático. Mas como uma prova de conceito, o chip mostra que deve ser possível superar as limitações da memória flash na densidade de embalagem, consumo de energia por bit e velocidade de comutação.
A técnica é baseada em uma descoberta anterior do Laboratório Tour:quando a eletricidade passa por uma camada de óxido de silício, ele remove as moléculas de oxigênio e cria um canal de silício de fase metálica pura com menos de cinco nanômetros de largura. As tensões normais de operação podem quebrar repetidamente e "curar" o canal, que pode ser lido como "1" ou "0", dependendo se está quebrado ou intacto.
Os circuitos requerem apenas dois terminais em vez de três, como na maioria dos chips de memória. As memórias da barra transversal construídas pelo laboratório Rice são flexíveis, resistem ao calor e à radiação e prometem empilhamento em matrizes tridimensionais. Memórias rudimentares de silício feitas no laboratório Tour estão agora a bordo da Estação Espacial Internacional, onde eles estão sendo testados quanto à sua capacidade de manter um padrão quando expostos à radiação.
A Rice University construiu chips de memória crossbar baseados em óxido de silício que mostram potencial para memórias 3-D de próxima geração para computadores e dispositivos de consumo. Crédito:Tour Group / Rice University
Os diodos eliminam a diafonia inerente às estruturas da barra transversal, evitando que o estado eletrônico de uma célula vaze para as células adjacentes, Tour disse. "Não foi fácil de desenvolver, mas agora é muito fácil de fazer, " ele disse.
O dispositivo construído pelo pesquisador de pós-doutorado de Rice Gunuk Wang, autor principal do novo artigo, ensanduicha o óxido de silício ativo entre as camadas de paládio. Os sanduíches de silício-paládio repousam sobre uma fina camada de alumínio que se combina com uma camada base de silício dopado com p para atuar como um diodo. As matrizes de teste de 32 x 32 bits de Wang têm um pouco mais de um micrômetro de profundidade com larguras de linha transversal de 10 a 100 micrômetros para fins de teste.
"Não tentamos miniaturizá-lo, "Tour disse." Já demonstramos o filamento nativo de sub-5 nanômetros, que vai funcionar com o menor tamanho de linha que a indústria pode fazer. "
Um diodo feito de silício e alumínio torna possível uma célula de memória de dois terminais de paládio e óxido de silício em uma nova pesquisa feita por cientistas da Rice University. As células não voláteis são promissoras para uma nova geração de células densas, memória 3-D confiável. Crédito:Tour Group / Rice University
Os dispositivos provaram ser robustos, com uma alta razão liga / desliga de cerca de 10, 000 para 1, ao longo do equivalente a 10 anos de uso, baixo consumo de energia e até mesmo a capacidade de comutação multibit, o que permitiria o armazenamento de informações de maior densidade do que os sistemas convencionais de memória de dois estados.
Os dispositivos apelidados de "um diodo-um resistor" (1D-1R) funcionaram especialmente bem quando comparados com as versões de teste (1R) que não tinham o diodo, Disse Wang. "Usar apenas o óxido de silício não foi suficiente, "disse ele." Em uma estrutura de barra transversal (1R) com apenas o material de memória, se fizéssemos 1, 024 células, apenas cerca de 63 células funcionariam individualmente. Haveria diafonia, e isso era um problema. "
Os chips de memória de um kilobit baseados em óxido de silício têm o potencial de superar as limitações da memória flash na densidade de empacotamento, consumo de energia por bit e velocidade de comutação, de acordo com pesquisadores da Rice University. Os chips mais recentes têm diodos integrados que evitam a interferência que corrompe os dados entre células de memória individuais. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Para provar as capacidades do 1D-1R, Wang isolou grades 3 x 3 e codificou letras ASCII soletrando "RICE OWLS" nos bits. Definir bits adjacentes para o estado "ligado" - geralmente uma condição que leva a vazamentos de tensão e corrupção de dados em uma estrutura de barra transversal 1R - não teve efeito sobre as informações, ele disse.
Gunuk Wang, pesquisador da Rice University, escreveu o código ASCII para "RICE OWLS" em uma nova geração de chips de memória baseados em óxido de silício desenvolvidos na Rice. A tecnologia por trás dos chips tem potencial para superar as limitações da memória flash atual comumente encontrada em computadores e dispositivos de consumo. Crédito:Tour Group / Rice University
Gunuk Wang, pesquisador da Rice University, possui um chip com quatro memórias baseadas em óxido de silício de 1 kilobit. Wang adicionou diodos a cada bit para evitar a interferência que corrompe os dados entre as células de memória individuais. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Do lado da engenharia disso, integrar diodos em um array de memória 1k não é pouca coisa, "Tour disse." Será o trabalho da indústria escalar isso em memórias comerciais, mas esta demonstração mostra que isso pode ser feito. "
