Les commutateurs RRAM sont activés et désactivés par une impulsion électrique qui déplace les ions d'oxygène, créer ou rompre un chemin conducteur à travers un oxyde isolant. Les recherches du NIST montrent que plus court, les impulsions moins énergétiques sont plus efficaces pour déplacer les ions de la bonne quantité pour créer des états marche/arrêt distincts, minimisant potentiellement le problème de longue date du chevauchement d'états qui a maintenu la RRAM en grande partie au stade de la R&D. Crédit : Hanacek et Nminibapiel/NIST
Parfois, une touche légère est préférable :lorsque vous racontez une blague ou que vous enfoncez un petit clou de finition dans un mur, une livraison douce réussit souvent le plus efficacement. Des recherches menées au National Institute of Standards and Technology (NIST) suggèrent que cela peut également être vrai dans le monde microscopique de la mémoire informatique, où une équipe de scientifiques a peut-être découvert que la subtilité résout certains des problèmes avec un nouveau commutateur de mémoire.
Cette technologie, mémoire vive résistive (RRAM), pourrait constituer la base d'un meilleur type de mémoire informatique non volatile, où les données sont conservées même lorsque l'alimentation est coupée. La mémoire non volatile est déjà connue comme la base de la mémoire flash dans les clés USB, mais la technologie flash a essentiellement atteint ses limites de taille et de performances. Pour plusieurs années, l'industrie est à la recherche d'un remplaçant.
La RRAM pourrait surpasser le flash à de nombreux égards clés :elle est potentiellement plus rapide et moins énergivore. Il pourrait également emballer beaucoup plus de mémoire dans un espace donné - ses commutateurs sont si petits qu'un téraoctet pourrait être emballé dans un espace de la taille d'un timbre-poste. Mais la RRAM n'a pas encore été largement commercialisée en raison d'obstacles techniques qui doivent être surmontés.
Un obstacle est sa variabilité. Un commutateur de mémoire pratique a besoin de deux états distincts, représentant soit un un soit un zéro, et les concepteurs de composants ont besoin d'un moyen prévisible pour faire basculer le commutateur. Les commutateurs de mémoire conventionnels basculent de manière fiable lorsqu'ils reçoivent une impulsion électrique, mais nous n'en sommes pas encore là avec les commutateurs RRAM, qui sont encore volage.
"Vous pouvez leur dire de retourner et ils ne le feront pas, " a déclaré David Nminibapiel, chercheur invité du NIST. " La quantité nécessaire pour en retourner un cette fois pourrait ne pas être suffisante la prochaine fois, mais si vous utilisez trop d'énergie et que vous la dépassez, vous pouvez aggraver le problème de variabilité. Et même si vous le retournez avec succès, les deux états mémoire peuvent se chevaucher, ce qui ne permet pas de savoir si le commutateur a un un ou un zéro stocké."
Ce caractère aléatoire coupe dans les avantages de la technologie, mais dans deux articles récents, l'équipe de recherche a trouvé une solution potentielle. La clé réside dans le contrôle de l'énergie délivrée au commutateur en utilisant plusieurs, impulsions courtes au lieu d'une impulsion longue.
Typiquement, les concepteurs de puces ont utilisé des impulsions relativement fortes d'une durée d'environ une nanoseconde. L'équipe du NIST, cependant, a décidé d'essayer un toucher plus léger en utilisant des impulsions moins énergétiques de 100 picosecondes, environ un dixième plus long. Ils ont découvert que l'envoi de quelques-uns de ces signaux plus doux était utile pour explorer le comportement des commutateurs RRAM ainsi que pour les basculer.
"Des impulsions plus courtes réduisent la variabilité, " dit Nminibapiel. " Le problème existe toujours, mais si vous appuyez plusieurs fois sur l'interrupteur avec un marteau plus léger, ' vous pouvez le déplacer progressivement, tout en vous donnant simultanément un moyen de le vérifier à chaque fois pour voir s'il s'est retourné avec succès."
Parce que le toucher plus léger ne pousse pas le commutateur de manière significative de ses deux états cibles, le problème de chevauchement peut être considérablement réduit, signifiant un et zéro peuvent être clairement distingués. Nminibapiel a ajouté que l'utilisation d'impulsions plus courtes s'est également avérée déterminante pour découvrir le prochain défi sérieux pour les commutateurs RRAM :leur instabilité.
"Nous avons atteint une grande endurance, bonne stabilité et uniformité comparable à l'utilisation de largeurs d'impulsion plus longues, " at-il dit. " L'instabilité affecte notre capacité à maintenir l'état de mémoire, bien que. Éliminer cette instabilité est un problème pour un autre jour, mais au moins, nous avons clarifié le problème pour le prochain cycle de recherche."
