MRAM: La memoria RAM del futuro
Este tipo de memoria magnética está en desarrollo desde los años 90 pero, por los avances en memorias flash (y otros dispositivos), nunca vio la luz de manera masiva. Gracias a las últimas investigaciones de científicos japoneses, parece que el sueño de una “memoria universal” se acerca todavía más. Las ventajas serían muchas, ya que estas memorias son rápidas como las memorias RAM y no volátiles como las memorias flash.
El diferencial determina si el bit es 0 o 1
La memoria magnética (o MRAM) es un concepto que está en desarrollo desde hace ya bastante tiempo, y que ofrece varias características atractivas. Ahora más que nunca, y con las últimas mejoras en su desarrollo, parece que están a un paso de masificarse. Esto significaría, en caso se logre, ordenadores que se encienden de manera instantánea y grandes ahorros energéticos, sobre todo en dispositivos móviles.
Los ahorros energéticos son particularmente importantes hoy en día, en que todo es portátil. Imagina poder apagar casi completamente tu móvil cuando no lo usas, pero que el mismo se encienda instantáneamente en cuanto lo necesites. Como cereza del postre, estas memorias tienen una velocidad miles de veces superior al de las memorias flash actuales.
Investigaciones anteriores de IBM
En particular, de los años 90 en adelante, lo que se ha cambiado y mejorado, ha sido el diferencial de voltaje que se logra producir cuando se cambia el estado de la memoria (ahora es eléctrica, con un semiconductor, en lugar de con imanes o campos magneticos). El lograr este avance fue de vital importancia, ya que simplifica el sistema. Por su parte, los relativamente pequeños diferenciales fueron una de las principales razones por la que este tipo de memoria no se adoptó masivamente antes, ya que con un diferencial pequeño, la memoria podría arrojar errores al no diferenciar claramente un “uno” de un “cero”.
Los investigadores están trabajando ahora en aumentar todavía más el diferencial, que en este momento se encuentra entre un 30 y un 40%. Esto indicaría (nuevamente) que esta tecnología se convertiría en la “memoria universal” en breve (al menos si todo sale bien). Luego deberemos esperar que cosas como componentes de hardware y software se compatibilicen para aprovechar este avance, pero creemos esto sucederá rápido ya que las posibilidades son realmente interesantes.
En síntesis: Estas memorias, una vez masificadas, serían más baratas y rápidas que las mejores memorias flash actuales. No poseen límite de reescrituras, ya que no hay desgaste, y podrían alcanzar densidades mucho mayores a las memorias flash. Todo esto permitiría memorias sustancialmente más veloces, más baratas, de mayor capacidad y sin límite de reescrituras. Por esto fueron apodadas las “memorias universales” por sus impulsores.
MEMRISTOR
Memristor – ¿Como funcionan?
En 1996, Stanley Williams de Hewlett Packard, comenzó a realizar estudios sobre arquitecturas para computadoras que no fueran susceptibles a defectos a escala nano. Esta investigación eventualmente llevo al equipo al desarrollo de los Memristores
El concepto general es una matriz de cables (conductores), entre cada par de conductores de toda la matriz, existen llaves (interruptores) que en primera instancia se encuentran abiertos. Si conectamos una fuente de alimentación entre un par de conductores, al principio esta disposición no almacena o posee información alguna
Pero si empezamos a cerrar algunos de estos interruptores podemos programar la matriz para que contenga una cantidad impresionante de información. Se puede abrir o cerrar cualquier interruptor particular, si queremos manejar otro interruptor solo debemos cambiar la conexión de la fuente
Ellos necesitaban crear un interruptor pudiera ser cambiado de estado una gran cantidad de veces, que tuviera una forma cubica, su longitud de lado fuera de solo 2 a 3 nanometros y que tuviera la posibilidad de cambiar la magnitud de su resistencia en alto grado, Roff / Ron > 1000.
Williams recurrió es búsqueda de una respuesta al microscopio electrónico de tunelaje, con el pudo apreciar que alejándose de un conductor una distancia aproximada a 0,1 nm la corriente disminuía en un orden de magnitud (por ej, de 10 nA a 1 nA).
Entonces lo único que tenían que hacer era poder cambiar la altura del cubo de material que forma el interruptor en 3 nm para poder tener un cambio de 100 veces en la magnitud de la resistencia del material.
El problema ahora estaba en encontrar un material que les permitiera realizar ese efecto, los modelos o diseños de ingeniería que se les ocurrían no cumplían con los requerimientos. Hasta que encontraron un paper que sentaba las bases teoricas. (publicación científica) redactado en 1972 por Leon Chua.
Después de años de experimentación con platino y interruptores formados con moléculas, en un golpe de suerte, observaron que no necesitaban interruptores moleculares después de todo.
Solo necesitaban un sustrato de platino puro, al cual le depositaban dióxido de titanio en su parte superior, luego otro deposito de dióxido de titanio seguido de otro sustrato de platino. La diferencia entre los dos óxidos reside en que a uno le falta átomos de oxigeno, estos átomos faltantes actúan como portadores de carga.
Este anuncio fue echo por Williams en el 2008
Esta configuración es tan buena conductora como los metales. Al removerse átomos de Oxigeno del dióxido de titanio, los agujeros (holes) que dejan (ausencias de cargas negativas) se comportan como cargas positivas, similar a los electrones en una unión PN clásica.
En la figura siguiente, el voltaje positivo empuja las cargas positivas hacia abajo dentro del otro TiO2, de esta forma el espesor del TiO2-x se incrementa al mismo tiempo que el espesor del TiO2 disminuye, después de un tiempo la separación entre los dióxidos deja de ser la marcada por la linea azul para convertirse en la marcada por la linea roja.
Al colocar un voltaje negativo podemos invertir el proceso y aumentar el espesor de TiO2.
El modelo de circuito equivalente consiste en 2 resistores en serie, consideremos que existe un puente entre estos resistores que varia el camino total a recorrer en función de la diferencia de potencial aplicada en los extremos de la unión serie
Una diferencia de potencial positiva (considerando “+” el terminal superior) mueve el puente hacia abajo, y uno negativo hacia arriba. La resistencia del Memristor viene determinada por el espesor resultante de TiO2.
En resumen eso es conceptualmente un Memristor. Un circuito compuesto por memristor y transistores es más eficiente que uno que solo emplea transistores. Teóricamente se puede reemplazar 10 transistores con tan solo 1 memristor, las implicancias de esto son abismales, en modo simplista podríamos decir que aumentaríamos en 10 veces la capacidad de todos los circuitos electrónicos, y con ello las PC, celulares, tablets, etc
HP anuncio hace unos dias que va a empezar a fabricar en conjunto con HYnix memorias creadas a partir de memrsitores, llamadas ReRAM (Resistive Random Access Memory)
Simbolo Electronico
