Memoria flash que seguirá reduciéndose

Investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles y uno de los mayores fabricantes de memorias de computadora, Samsung, han creado un nuevo tipo de memoria flash que utiliza grafeno (láminas de carbono puro del grosor de un átomo) junto con silicio para almacenar información.

La incorporación de grafeno podría ayudar a extender la viabilidad de la tecnología de memoria flash en los próximos años y permitir que los dispositivos electrónicos portátiles futuros almacenen muchos más datos.

Los fabricantes de chips empaquetan cantidades cada vez mayores de datos en la misma área física al miniaturizar las celdas de memoria utilizadas para almacenar bits individuales. Dentro de las unidades flash actuales, estas celdas son transistores de puerta flotante a nanoescala. En los últimos años se ha observado la rápida miniaturización de las células flash, lo que permite, por ejemplo, que el iPhone 4 almacene el doble de datos que el iPhone 3. Pero por debajo de un cierto tamaño de celda, el silicio se vuelve menos estable y esto tiene el potencial de detener la marcha de la miniaturización.



Una tecnología basada en grafeno como esa demostró que el equipo de UCLA y Samsung podían permitir que la memoria flash siguiera reduciéndose. Los prototipos de dispositivos del grupo se describen en línea en la revista. ACS Nano .

No estamos reemplazando totalmente el silicio, sino que usamos grafeno como capa de almacenamiento, dice Augustin Hong, quien trabajó en los dispositivos en UCLA y ahora es miembro del personal de investigación en el Centro de Investigación Watson de IBM. Utilizamos grafeno para ayudar a ampliar las capacidades de la tecnología convencional.

Los prototipos de memoria flash de grafeno se pueden leer y escribir usando menos energía que la memoria flash convencional, y pueden almacenar datos de manera más estable a lo largo del tiempo, incluso cuando están miniaturizados. Los investigadores de UCLA también han demostrado que cumplen con el estándar de la industria de retención de datos proyectada a 10 años; la memoria flash actual también lo hace, pero es posible que las versiones futuras no lo hagan. Lo más importante es que las celdas de memoria de grafeno no interfieren eléctricamente entre sí, un problema con las celdas de flash convencionales, ya que se hacen más pequeñas y pueden provocar un mal funcionamiento.

Otros investigadores están trabajando en nuevos tipos de memoria de computadora que prometen contener más datos. Sin embargo, muchas de estas alternativas requieren materiales exóticos y procesos de fabricación totalmente nuevos. Reemplazar el silicio con grafeno en las células de memoria flash podría proporcionar una solución más sencilla y práctica, al menos a corto plazo.

Las células de memoria flash de grafeno funcionan mejor debido a la estructura química y las propiedades eléctricas inusuales del material, dice Kang Wang , profesor de ingeniería eléctrica en UCLA, quien dirigió el trabajo. Parte del problema con el flash basado en silicio es que a medida que las celdas de memoria se hacen más pequeñas, las compuertas del transistor tienen que ser más gruesas en relación con el resto del circuito para almacenar suficiente carga, y estas celdas de compuertas gruesas tienden a interferir con sus vecinas. . Debido a que las puertas hechas de grafeno son ultradelgadas, dice Wang, no interfieren entre sí. El grafeno también puede contener mucha más carga que el silicio sin que se escape, otro problema con el flash convencional, ya que las células están miniaturizadas.

Hasta ahora, las células de memoria flash de grafeno que han fabricado los investigadores son relativamente grandes, del orden de diez micrómetros. Pero el grafeno, a diferencia del silicio, no tiene propiedades físicas conocidas que causen una caída en el rendimiento a medida que los dispositivos se miniaturizan. Los resultados de su simulación sugieren que los dispositivos hechos con grafeno se pueden reducir a unos diez nanómetros, dice Barbaros Ozyilmaz , profesor asistente de física en la Universidad Nacional de Singapur, que no participó en la investigación. Se espera que el flash convencional se vuelva inestable por debajo de aproximadamente 22 nanómetros.

Wang dice que los investigadores ahora están construyendo células de grafeno más pequeñas para probar. Su grupo colaboró ​​con investigadores de Samsung en el proyecto y está hablando con Micron sobre la comercialización.

Una pregunta es cuándo empezar a poner grafeno en una línea de proceso comercial, dice Wang. La fabricación de semiconductores es un proceso extremadamente bien controlado: los defectos a escala de átomos individuales pueden convertir un chip de alto rendimiento en basura, por lo que introducir un nuevo material requiere mucho tiempo y cuidado.

Wang dice que, en teoría, no debería ser difícil agregar grafeno a los chips, porque el material es relativamente estable y se puede cultivar en obleas utilizando procesos que ya son comunes en las plantas de fabricación de chips.

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