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Una svolta nella memoria
Nell'ultimo decennio, la memoria flash ha cambiato il panorama dell'elettronica, offrendoci un'archiviazione robusta in piccoli dispositivi come iPod e telefoni cellulari. Man mano che le dimensioni dei chip si riducono, tuttavia, gli ingegneri sanno che ci saranno limiti alle prestazioni flash e hanno preso di mira una tecnologia sostitutiva chiamata memoria a cambiamento di fase. Intel ha annunciato oggi un progresso della ricerca che raddoppia la capacità di archiviazione di una singola cella di memoria a cambiamento di fase. Questo nuovo approccio è anche implementato nel chip tramite algoritmi in modo che non aggiunga costi al processo di fabbricazione della memoria a cambiamento di fase esistente.
Molta più memoria: Una cella di memoria (mostrata sopra) in un chip di memoria a cambiamento di fase memorizza i dati mantenendo un particolare stato fisico o orientamento degli atomi. Un riscaldatore nella cella (la linea verticale scura) riscalda il materiale in modo che possa cambiare stato. In precedenza, venivano utilizzati solo due stati. Intel ha ora dimostrato che esistono altri due stati distinti che possono essere utilizzati per archiviare i dati, raddoppiando di fatto la capacità di una cella di memoria.
La memoria a cambiamento di fase differisce da altre tecnologie di memoria a stato solido come la memoria flash e ad accesso casuale perché non utilizza gli elettroni per memorizzare i dati. Invece, si basa sulla disposizione degli atomi del materiale, nota come stato fisico. In precedenza, la memoria a cambiamento di fase era progettata per sfruttare solo due stati: uno in cui gli atomi sono organizzati in modo lasco (amorfo) e un altro in cui sono rigidamente strutturati (cristallino).
Ma in un documento presentato al Conferenza internazionale sui circuiti a stato solido a San Francisco, i ricercatori hanno illustrato che ci sono altri due stati distinti che cadono tra amorfo e cristallino e che questi stati possono essere utilizzati per memorizzare i dati.
Per realizzare le loro celle di memoria, Intel e partner ST Microelettronica usava un materiale chiamato GST, un tipo di vetro che ha stati fisici sensibili al calore. Un minuscolo riscaldatore, controllato da algoritmi nel chip, cambia lo stato del GST riscaldando una cella di memoria fino a raggiungere uno dei quattro stati distinti. (I sistemi precedenti utilizzavano lo stesso approccio ma funzionavano solo con due stati.) Il chief technology officer di Intel, Justin Rattner, afferma che i ricercatori hanno utilizzato nuovi algoritmi di programmazione per alterare la quantità di calore ricevuta da ciascuna cella, controllandone così lo stato: possiamo farlo con successo con un array di dimensioni ragionevoli e farlo a velocità commercialmente praticabili, dice. La cella viene quindi letta misurando la sua resistenza elettrica tra due elettrodi. La resistenza indica lo stato della cella perché ogni stato ha proprietà elettriche distinte.
Aggiungendo due bit per cella, Intel e ST Microelectronics hanno messo la memoria a cambiamento di fase alla pari con l'odierna tecnologia flash, afferma H.-S. Philip Wong , professore di ingegneria elettrica alla Stanford University. Intel ha già imparato un trucco simile con la memoria flash in cui è possibile archiviare più di un bit per cella di memoria, afferma, quindi questa è una progressione logica per la memoria a cambiamento di fase. È piuttosto importante sviluppare questa tecnologia di archiviazione multi-bit, afferma Wong. Se non puoi farlo, sei svantaggiato di un fattore due.
Una delle caratteristiche che rende il cambio di fase così avvincente come alternativa al flash è che ha gli stessi vantaggi del flash con una maggiore velocità, afferma Jim Handy , analista presso Analisi oggettiva , una società di ricerche di mercato sui semiconduttori. Come la memoria flash, la memoria a cambiamento di fase è una memoria non volatile in grado di memorizzare bit anche senza alimentazione. Ma a differenza del flash, i dati possono essere scritti nelle celle molto più velocemente, a velocità paragonabili alla memoria ad accesso casuale dinamico e statica (DRAM e SRAM) utilizzata oggi in tutti i computer e telefoni cellulari. Attualmente, spiega Handy, gli ingegneri di computer e telefoni cellulari utilizzano DRAM o SRAM combinati con flash. DRAM e SRAM vengono utilizzati per leggere e scrivere dati rapidamente; il flash viene utilizzato per memorizzare i dati quando l'unità è spenta. I produttori di telefoni sono entusiasti della memoria a cambiamento di fase, dice Handy, perché sembra che potrebbero sbarazzarsi di due dei chip [flash e DRAM] e sostituirli con un chip di memoria a cambiamento di fase.
La memoria a cambiamento di fase ha fatto molti progressi negli ultimi anni, aggiunge Wong. Qualche anno fa sembrava promettente, dice. Ma ora accadrà. Non ci sono dubbi al riguardo.