(Phys.org) —A inovadora tecnologia de óxido de silício da Rice University para alta densidade, a memória de computador de última geração está um passo mais perto da produção em massa, graças a um refinamento que permitirá aos fabricantes fabricar dispositivos em temperatura ambiente com métodos de produção convencionais.

Descoberto pela primeira vez há cinco anos, As memórias de óxido de silício de arroz são um tipo de terminal duplo, tecnologia de "memória de acesso aleatório resistiva" (RRAM). Em um novo artigo disponível online na revista American Chemical Society Nano Letras , uma equipe da Rice liderada pelo químico James Tour comparou sua tecnologia RRAM a mais de uma dúzia de versões concorrentes.

"Esta memória é superior a todas as outras memórias resistivas unipolares de dois terminais em quase todas as métricas, "Tour disse." E porque nossos dispositivos usam óxido de silício - o material mais estudado na Terra - a física subjacente é bem compreendida e fácil de implementar nas instalações de fabricação existentes. " de engenharia mecânica e nanoengenharia e de ciência da computação.

Tour e colegas começaram a trabalhar em sua tecnologia RRAM revolucionária há mais de cinco anos. O conceito básico por trás dos dispositivos de memória resistiva é a inserção de um material dielétrico - um que normalmente não conduz eletricidade - entre dois fios. Quando uma tensão suficientemente alta é aplicada nos fios, um caminho de condução estreito pode ser formado através do material dielétrico.

A presença ou ausência dessas vias de condução pode ser usada para representar os 1s e 0s binários dos dados digitais. A pesquisa com uma série de materiais dielétricos na última década mostrou que essas vias de condução podem ser formadas, quebrado e reformado milhares de vezes, o que significa que o RRAM pode ser usado como a base da memória de acesso aleatório regravável.

RRAM está em desenvolvimento em todo o mundo e espera-se que suplante a tecnologia de memória flash no mercado dentro de alguns anos porque é mais rápida do que a flash e pode embalar muito mais informações em menos espaço. Por exemplo, os fabricantes anunciaram planos para chips de protótipo RRAM que serão capazes de armazenar cerca de um terabyte de dados em um dispositivo do tamanho de um selo postal - mais de 50 vezes a densidade de dados da tecnologia de memória flash atual.

O ingrediente principal do RRAM do arroz é seu componente dielétrico, óxido de silício. O silício é o elemento mais abundante na Terra e o ingrediente básico em microchips convencionais. As tecnologias de fabricação de microeletrônica baseadas em silício são amplamente difundidas e facilmente compreendidas, mas até a descoberta de 2010 de caminhos de filamentos condutores em óxido de silício no laboratório de Tour, o material não foi considerado uma opção para RRAM.

Desde então, A equipe do Tour correu para desenvolver ainda mais seu RRAM e até mesmo o usou para novos dispositivos exóticos, como chips de memória flexíveis transparentes. Ao mesmo tempo, os pesquisadores também realizaram inúmeros testes para comparar o desempenho das memórias de óxido de silício com as tecnologias dielétricas RRAM concorrentes.

“Nossa tecnologia é a única que atende a todas as necessidades do mercado, tanto do ponto de vista de produção quanto de desempenho, para memória não volátil, "Tour disse." Pode ser fabricado em temperatura ambiente, tem uma tensão de formação extremamente baixa, alta relação liga-desliga, Baixo consumo de energia, capacidade de nove bits por célula, velocidades de comutação excepcionais e excelente resistência ao ciclismo. "

No último estudo, uma equipe chefiada pelo autor principal e pesquisador de pós-doutorado de Rice, Gunuk Wang, mostrou que o uso de uma versão porosa de óxido de silício pode melhorar drasticamente o RRAM de Rice de várias maneiras. Primeiro, o material poroso reduziu a voltagem de formação - a energia necessária para formar as vias de condução - para menos de dois volts, uma melhoria de 13 vezes em relação ao melhor anterior da equipe e um número que se compara às tecnologias RRAM concorrentes. Além disso, o óxido de silício poroso também permitiu à equipe de Tour eliminar a necessidade de uma "estrutura de borda do dispositivo".

"Isso significa que podemos pegar uma folha de óxido de silício poroso e simplesmente soltar os eletrodos sem ter que fabricar bordas, "Tour disse." Quando fizemos nosso anúncio inicial sobre o óxido de silício em 2010, uma das primeiras perguntas que recebi da indústria foi se poderíamos fazer isso sem fabricar bordas. Na época não podíamos, mas a mudança para óxido de silício poroso finalmente nos permite fazer isso. "

Wang disse, "Também demonstramos que o material de óxido de silício poroso aumentou os ciclos de resistência mais de 100 vezes em comparação com as memórias anteriores de óxido de silício não poroso. o material de óxido de silício poroso tem uma capacidade de até nove bits por célula, que é o maior número entre as memórias baseadas em óxido, e a capacidade múltipla não é afetada por altas temperaturas. "

Tour disse que os últimos desenvolvimentos com óxido de silício poroso - tensão de formação reduzida, eliminação da necessidade de fabricação de bordas, excelente ciclo de resistência e capacidade multi-bit - são extremamente atraentes para as empresas de memória.

"Esta é uma grande conquista, e já fomos procurados por empresas interessadas em licenciar esta nova tecnologia, " ele disse.

Os co-autores do estudo - todos da Rice - incluem o pesquisador de pós-doutorado Yang Yang; o cientista pesquisador Jae-Hwang Lee; alunos de graduação Vera Abramova, Huilong Fei e Gedeng Ruan; e Edwin Thomas, William e Stephanie Sick Dean da George R. Brown School of Engineering de Rice, professor em engenharia mecânica e ciência dos materiais e em engenharia química e biomolecular.