Случайно открытая технология ReRAM вытеснит флешки

Новые микросхемы ReRAM обещают значительно увеличить емкость памяти по сравнению с современными технологиями, такими как flash-память

Разработчиками UCL (Университетского колледжа Лондона) была создана новая микросхема памяти из чистого кремния на основе оксида кремния под названием «Resistive RAM», которая может работать во внешних условиях и открывает возможность достижения сверхбыстрых скоростей.

Резистивная микросхема памяти RAM (или ReRAM) создана на основе материалов, чаще всего оксидов металлов, электрическое сопротивление которых изменяется при воздействии напряжения, и они «запоминают» эти изменения даже при выключенном питании.

Новые микросхемы ReRAM обещают значительно увеличить емкость памяти по сравнению с современными технологиями, такими как flash-память, используемая на USB-накопителях, а также занимают меньше места и потребляют меньше энергии.

Команда разработчиков из UCL создала новую структуру, основанную на оксиде кремния, которая демонстрирует более эффективное переключение сопротивления, чем раньше. В их материале порядок атомов кремния изменяется, образуя кремниевые нити в структуре твердого диоксида кремния, которые обладают более низким сопротивлением. Наличие или отсутствие этих нитей передает «переключение» с одного состояния на другое.

В отличие от современных микросхем из диоксида кремния, чипу UCL для работы не требуется вакуум, но при этом он потенциально дешевле и надежнее. Эта разработка также открывает возможность создания прозрачных микросхем памяти для сенсорных экранов и мобильных устройств.

Это исследование финансировалось британской компанией по поддержке исследований и технологий UCLB (UCL Business), которой UCL передает свои технологии и которая уже получила патент на новое устройство. Ведутся переговоры с некоторыми ведущими компаниями по производству полупроводников.

Образец нового устройства UCL – ReRAM. Фото: UCL/ Адан Меоник

Тони Кеньон, инженер по электрике и электронике в UCL, сказал: «Наши микросхемы памяти ReRAM потребляет тысячную долю энергии и имеют скорость, в сто раз превышающую стандартные микросхемы flash-памяти. Тот факт, что наше устройство может работать в условиях внешней среды и имеет плавнорегулируемое сопротивление, открывает тысячи возможностей для их применения. Мы также работаем над созданием кварцевого устройства и собираемся развивать электронику прозрачных устройств».

Устройства UCL также могут иметь плавнорегулируемое сопротивление, которое зависит от последнего воздействующего на него сопротивления, что значительно расширяет возможности таких устройств. Это важное свойство, которое позволяет приспособлению подражать функционированию нейронов в головном мозге. Устройства, которые действуют подобным образом, иногда называют «мемристоры».

Первый реальный мемристор на основе диоксида титана был представлен только в 2008 году, а эта технология уже вызывает очень большой интерес. Создание оксид-кремниевого мемристора – это большой шаг вперед из-за возможности их внедрения в кремниевые микросхемы.

Новая технология ReRAM была обнаружена случайно - в то время, пока инженеры UCL работали над использованием оксида кремния для производства кремниевых светодиодов. В ходе проекта исследователи заметили, что их устройства оказались нестабильными.

Докторанта UCL Аднана Меоника попросили специально проследить за электрическими свойствами материала. Он обнаружил, что материал вовсе не был нестабильным, а очень предсказуемо переключался между проводящим и непроводящим состояниями.

Адан Меоник, также работающий в Отделе электроники и проектирования микросхем UCL, сказал: «Моя работа показала, что материал, за которым мы наблюдали в течение некоторого времени, может быть фактически превращен в мемристор. Потенциал для этого материала огромен. В ходе разработки концепции было доказано, что мы можем запрограммировать микросхемы, используя колебания между двумя и более состояниями проводимости. Мы очень рады, что наши устройства могут стать важным шагом на пути создания новых кремниевых микросхем памяти».

У технологии многообещающий диапазон применения, не относящийся к хранению информации. Члены команды также исследуют возможность использования свойств сопротивления материала не только в качестве запоминающего устройства, но также в качестве компьютерного процессора.

Исследователи описали свое изобретение в последнем номере Journal of Applied Physics. Работа финансировалась Исследовательским советом инженерных и физических наук.