(Phys.org) —Las células de memoria resistiva (ReRAM) se consideran una solución prometedora para las generaciones futuras de memorias de computadora. Reducirán drásticamente el consumo de energía de los sistemas de TI modernos y aumentarán significativamente su rendimiento. A diferencia de los componentes básicos de las unidades de disco duro y las memorias convencionales, estas nuevas celdas de memoria no son componentes puramente pasivos, sino que deben considerarse como baterías diminutas. Esto ha sido demostrado por investigadores de Jülich Aachen Research Alliance (JARA), cuyos hallazgos se han publicado ahora en la prestigiosa revista Comunicaciones de la naturaleza . El nuevo hallazgo revisa radicalmente la teoría actual y abre posibilidades para nuevas aplicaciones. El grupo de investigación ya ha presentado una solicitud de patente para su primera idea sobre cómo mejorar la lectura de datos con la ayuda del voltaje de la batería.

La memoria de datos convencional funciona sobre la base de electrones que se mueven y almacenan. Sin embargo, incluso según los estándares atómicos, los electrones son extremadamente pequeños. Es muy dificil controlarlos, por ejemplo, mediante paredes aislantes relativamente gruesas, para que la información no se pierda con el tiempo. Esto no solo limita la densidad de almacenamiento, también cuesta mucha energía. Por esta razón, los investigadores están trabajando febrilmente en todo el mundo en componentes nanoelectrónicos que hacen uso de iones, es decir, átomos cargados, para almacenar datos. Los iones son miles de veces más pesados ​​que los electrones y, por lo tanto, son mucho más fáciles de "retener". De este modo, los elementos de almacenamiento individuales casi se pueden reducir a dimensiones atómicas, lo que mejora enormemente la densidad de almacenamiento.

En celdas de memoria de conmutación resistiva (ReRAM), Los iones se comportan en la escala nanométrica de manera similar a una batería. Las celdas tienen dos electrodos, por ejemplo de plata y platino, en el que los iones se disuelven y luego vuelven a precipitar. Esto cambia la resistencia eléctrica, que se puede explotar para el almacenamiento de datos. Es más, los procesos de reducción y oxidación también tienen otro efecto. Generan voltaje eléctrico. Por tanto, las células ReRAM no son sistemas puramente pasivos, también son componentes electroquímicos activos. Como consecuencia, pueden considerarse como pequeñas baterías cuyas propiedades proporcionan la clave para el correcto modelado y desarrollo del almacenamiento de datos en el futuro.

En experimentos complejos, Los científicos de Forschungszentrum Jülich y RWTH Aachen University determinaron el voltaje de la batería de representantes típicos de las celdas ReRAM y los compararon con valores teóricos. Esta comparación reveló otras propiedades (como la resistencia iónica) que antes no eran conocidas ni accesibles. "Mirando hacia atrás, la presencia de un voltaje de batería en ReRAM es evidente. Pero durante el proceso de revisión de nueve meses del artículo ahora publicado, tuvimos que persuadir mucho, Dado que el voltaje de la batería en las celdas ReRAM puede tener tres causas básicas diferentes, y la asignación de la causa correcta es cualquier cosa menos trivial, "dice la Dra. Ilia Valov, el electroquímico del grupo de investigación del Prof. Rainer Waser.

El nuevo hallazgo es de importancia central, en particular, para la descripción teórica de los componentes de la memoria. Hasta la fecha, Las células ReRAM se han descrito con la ayuda del concepto de memristores, una palabra compuesta por "memoria" y "resistencia". El concepto teórico de memristores se remonta a Leon Chua en la década de 1970. Fue aplicado por primera vez a las celdas ReRAM por la empresa de TI Hewlett-Packard en 2008. Tiene como objetivo el almacenamiento permanente de información cambiando la resistencia eléctrica. La teoría del memristor conduce a una restricción importante. Está limitado a componentes pasivos. "El voltaje de la batería interna demostrado de los elementos ReRAM viola claramente la construcción matemática de la teoría del memristor. Esta teoría debe expandirse a una teoría completamente nueva - para describir adecuadamente los elementos ReRAM, "dice el Dr. Eike Linn, el especialista en conceptos de circuitos en el grupo de autores. Esto también coloca el desarrollo de todos los chips micro y nanoelectrónicos en una base completamente nueva.

"Los nuevos hallazgos ayudarán a resolver un rompecabezas central de la investigación internacional de ReRAM, "dice el profesor Rainer Waser, portavoz adjunto del centro de investigación colaborativa SFB 917 'Nanoswitches' establecido en 2011. En los últimos años, Estos aspectos desconcertantes incluyen fenómenos de deriva a largo plazo inexplicables o desviaciones sistemáticas de parámetros, que se había atribuido a métodos de fabricación. "A la luz de este nuevo conocimiento, es posible optimizar específicamente el diseño de las celdas ReRAM, y puede ser posible descubrir nuevas formas de aprovechar el voltaje de la batería de las celdas para aplicaciones completamente nuevas, que anteriormente estaban fuera del alcance de las posibilidades técnicas, "agrega Waser, cuyo grupo colabora desde hace años con empresas como Intel y Samsung Electronics en el campo de los elementos ReRAM.