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Memoria flash che continuerà a ridursi
I ricercatori dell'Università della California, Los Angeles, e di uno dei più grandi produttori di memorie per computer, Samsung, hanno creato un nuovo tipo di memoria flash che utilizza il grafene, fogli di carbonio puro dello spessore di un atomo, insieme al silicio per memorizzare le informazioni.
L'incorporazione del grafene potrebbe aiutare a estendere la fattibilità della tecnologia delle memorie flash negli anni a venire e consentire ai futuri dispositivi elettronici portatili di memorizzare molti più dati.
I produttori di chip racchiudono quantità crescenti di dati nella stessa area fisica miniaturizzando le celle di memoria utilizzate per memorizzare i singoli bit. All'interno delle odierne unità flash, queste celle sono transistor a gate flottante su scala nanometrica. Negli ultimi anni si è assistito alla rapida miniaturizzazione delle celle flash, che consente, ad esempio, all'iPhone 4 di memorizzare il doppio dei dati rispetto all'iPhone 3. Ma al di sotto di una certa dimensione delle celle, il silicio diventa meno stabile e questo ha il potenziale per fermare il marcia della miniaturizzazione.
Una tecnologia basata sul grafene come quella ha dimostrato che il team dell'UCLA e Samsung potrebbero consentire alla memoria flash di continuare a ridursi. I dispositivi prototipi del gruppo sono descritti online nella rivista ACS Nano .
Non stiamo sostituendo completamente il silicio ma utilizzando il grafene come strato di archiviazione, afferma Augustin Hong, che ha lavorato ai dispositivi presso l'UCLA e ora è un membro dello staff di ricerca presso il Watson Research Center di IBM. Utilizziamo il grafene per ampliare le capacità della tecnologia convenzionale.
I prototipi di memoria flash al grafene possono essere letti e scritti utilizzando meno energia rispetto alla memoria flash convenzionale e possono memorizzare i dati in modo più stabile nel tempo, anche se miniaturizzati. I ricercatori dell'UCLA hanno anche dimostrato di soddisfare lo standard del settore della conservazione dei dati prevista per 10 anni, anche la memoria flash di oggi, ma le versioni future potrebbero non esserlo. La cosa più importante è che le celle di memoria al grafene non interferiscono elettricamente l'una con l'altra, un problema con le celle flash convenzionali poiché sono rese più piccole e ciò può causarne il malfunzionamento.
Altri ricercatori stanno lavorando a nuovi tipi radicali di memoria per computer che promettono di contenere più dati. Tuttavia, molte di queste alternative richiedono materiali esotici e processi di produzione totalmente nuovi. Sostituire il silicio con il grafene nelle celle di memoria flash potrebbe fornire una soluzione più semplice e pratica, almeno a breve termine.
Le celle di memoria flash al grafene hanno prestazioni migliori grazie alla struttura chimica insolita del materiale e alle proprietà elettriche, afferma Kang Wang , professore di ingegneria elettrica all'UCLA, che ha guidato il lavoro. Parte del problema con il flash a base di silicio è che man mano che le celle di memoria diventano più piccole, i gate dei transistor devono essere più spessi rispetto al resto del circuito per immagazzinare una carica sufficiente e queste celle con gate spesso tendono a interferire con i loro vicini . Poiché le porte realizzate in grafene sono ultrasottili, afferma Wang, non interferiscono l'una con l'altra. Il grafene può anche contenere molta più carica del silicio senza che fuoriesca, un altro problema con i flash convenzionali poiché le celle sono miniaturizzate.
Finora, le celle di memoria flash al grafene che i ricercatori hanno realizzato sono relativamente grandi, dell'ordine di dieci micrometri. Ma il grafene, a differenza del silicio, non ha proprietà fisiche note che potrebbero causare un calo delle prestazioni man mano che i dispositivi vengono miniaturizzati. I risultati della loro simulazione suggeriscono che i dispositivi realizzati con il grafene possono essere ridimensionati fino a una decina di nanometri, afferma Barbaros Ozyilmaz , assistente professore di fisica presso la National University of Singapore, che non era coinvolto nella ricerca. Si prevede che il flash convenzionale diventi instabile al di sotto di circa 22 nanometri.
Wang afferma che i ricercatori stanno ora costruendo cellule di grafene più piccole da testare. Il suo gruppo ha collaborato con i ricercatori Samsung al progetto e sta parlando con Micron della commercializzazione.
Una domanda è quando iniziare a mettere il grafene su una linea di processo commerciale, dice Wang. La produzione di semiconduttori è un processo estremamente ben controllato: i difetti sulla scala dei singoli atomi possono trasformare un chip ad alte prestazioni in spazzatura, quindi l'introduzione di un nuovo materiale richiede molto tempo e attenzione.
Wang afferma che in teoria non dovrebbe essere difficile aggiungere grafene ai chip, perché il materiale è relativamente stabile e può essere coltivato su wafer utilizzando processi già comuni negli impianti di produzione di chip.