Une conception améliorée pour une technologie de mémoire informatique prometteuse a été développée par les chercheurs d'A*STAR. Victor Zhuo et ses collègues ont développé une mémoire à accès aléatoire résistive (RRAM) qui, lors de la fabrication, ne nécessite pas de processus de formage à haute tension nocif.

"Nous démontrons une cellule RRAM sans formation avec de faibles tensions de fonctionnement, une grande fenêtre de résistance et une excellente stabilité thermique, " dit Zhuo.

La RRAM est le système de mémoire non volatile le plus prometteur car il présente des fonctionnalités similaires à celles des lecteurs de mémoire à semi-conducteurs actuels, mais a une densité de stockage et une longévité plus élevées. Les périphériques RRAM peuvent être réduits à moins de 14 nanomètres. Ils offrent également un mécanisme de fonctionnement simple où l'état de mémoire du matériau qui correspond aux bits utilisés par les ordinateurs est déterminé simplement par la résistance électrique de l'appareil. Cette résistance peut être « commutée » par ordres de grandeur, simplement en utilisant des impulsions de tension électrique appliquées au dispositif RRAM.

Le mécanisme de fonctionnement rudimentaire de la RRAM signifie que les puces ont une méthode de fabrication simple. Cependant, un inconvénient de la fabrication de RRAM est que le dispositif de mémoire n'est pas dans l'un des deux états de résistance électrique nécessaires au fonctionnement. Un courant de formation élevé est nécessaire pour mettre la mémoire dans le bon état :cela complique la fabrication et nécessite une surveillance supplémentaire des dommages.

Des chercheurs de l'A*STAR Data Storage Institute et de l'A*STAR Institute of Microelectronics ont développé une conception pour le dispositif qui fournit la mémoire dans l'état souhaité et évite l'utilisation de courants de formation.

Au niveau microscopique, la commutation de résistance de RRAM se produit par la migration d'atomes d'oxygène. Comme les matériaux RRAM sont fabriqués à partir d'une combinaison d'atomes de métal et d'oxygène; l'élimination de l'oxygène provoque un manque d'oxygène dans le matériau. Cela diminue la résistance électrique du matériau, permettant au courant électrique de circuler. Réintroduire de l'oxygène dans le matériau augmente sa résistance électrique et en fait un isolant.

Les dispositifs RRAM étudiés par l'équipe de Zhuo utilisent de l'oxyde de tantale avec des contacts électriques en nitrure de titane ou en tantale. Lors de l'utilisation de nitrure de titane, qui est chimiquement peu réactif, une tension de formage est requise pendant la production. Cependant, lors de l'utilisation du tantale plus réactif chimiquement, l'appareil est prêt à l'emploi immédiatement. Le tantale a une affinité naturelle pour réagir avec l'oxygène qui aide à préparer le matériau dans le bon état.

L'objectif est de démontrer ce concept dans des dispositifs avancés, ajoute Zhuo. "Notre prochaine étape consiste à intégrer les dispositifs de mémoire RRAM avec un sélecteur pour les applications de mémoire non volatile à ultra-haute densité."