Una imagen de microscopio electrónico de barrido muestra detalles de una matriz de memoria de barra transversal de 1 kilobit diseñada y construida en la Universidad de Rice utilizando óxido de silicio como elemento activo. Crédito:Tour Group / Rice University
Un laboratorio de la Universidad de Rice pionero en dispositivos de memoria que utilizan el abundante óxido de silicio para almacenar datos los ha llevado un paso más allá con chips que muestran la practicidad de la tecnología.
El equipo dirigido por el químico de Rice, James Tour, ha construido un dispositivo de óxido de silicio regrabable de 1 kilobit con diodos que eliminan la diafonía que corrompe los datos.
Un artículo sobre el nuevo trabajo aparece esta semana en la revista. Materiales avanzados .
Con gigabytes de memoria flash cada vez más baratos, una unidad de memoria no volátil de 1k tiene poco uso práctico. Pero como prueba de concepto, el chip muestra que debería ser posible superar las limitaciones de la memoria flash en la densidad de empaquetado, consumo de energía por bit y velocidad de conmutación.
La técnica se basa en un descubrimiento anterior del laboratorio Tour:cuando la electricidad pasa a través de una capa de óxido de silicio, elimina las moléculas de oxígeno y crea un canal de silicio de fase metálica pura de menos de cinco nanómetros de ancho. Los voltajes de funcionamiento normales pueden romper y "curar" repetidamente el canal, que se puede leer como un "1" o un "0" dependiendo de si está roto o intacto.
Los circuitos requieren solo dos terminales en lugar de tres, como en la mayoría de los chips de memoria. Las memorias de barras transversales creadas por el laboratorio de Rice son flexibles, resisten el calor y la radiación y son prometedores para el apilamiento en matrices tridimensionales. Las memorias de silicio rudimentarias creadas en el laboratorio del Tour están ahora a bordo de la Estación Espacial Internacional, donde se está probando su capacidad para mantener un patrón cuando se exponen a la radiación.
Rice University ha construido chips de memoria de barra cruzada basados en óxido de silicio que muestran potencial para memorias 3D de próxima generación para computadoras y dispositivos de consumo. Crédito:Tour Group / Rice University
Los diodos eliminan la diafonía inherente a las estructuras de barras transversales al evitar que el estado electrónico de una celda se filtre a las celdas adyacentes. Tour dijo. "No fue fácil de desarrollar, pero ahora es muy fácil de hacer, " él dijo.
El dispositivo construido por el investigador postdoctoral de Rice Gunuk Wang, autor principal del nuevo artículo, empareda el óxido de silicio activo entre capas de paladio. Los sándwiches de silicio y paladio descansan sobre una fina capa de aluminio que se combina con una capa base de silicio dopado p para actuar como un diodo. Las matrices de prueba de 32 x 32 bits de Wang tienen un poco más de un micrómetro de profundidad con anchos de línea de barra transversal de 10 a 100 micrómetros para fines de prueba.
"No intentamos miniaturizarlo, ", Dijo Tour." Ya hemos demostrado el filamento nativo de menos de 5 nanómetros, que va a funcionar con el tamaño de línea más pequeño que pueda fabricar la industria ".
Un diodo hecho de silicio y aluminio hace posible una celda de memoria de dos terminales de paladio y óxido de silicio en una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Rice. Las células no volátiles son prometedoras para una nueva generación de densos, memoria 3D confiable. Crédito:Tour Group / Rice University
Los dispositivos han demostrado ser robustos, con una alta relación de encendido / apagado de aproximadamente 10, 000 a 1, durante el equivalente a 10 años de uso, bajo consumo de energía e incluso la capacidad de conmutación multibit, lo que permitiría un almacenamiento de información de mayor densidad que los sistemas de memoria de dos estados convencionales.
Los dispositivos denominados "resistencia de un diodo-uno" (1D-1R) funcionaron especialmente bien en comparación con las versiones de prueba (1R) que carecían del diodo, Dijo Wang. "Usar solo el óxido de silicio no fue suficiente, ", dijo." En una estructura de barra transversal (1R) con solo el material de memoria, si hicimos 1, 024 celdas, sólo unas 63 células funcionarían individualmente. Habría diafonía, y eso fue un problema ".
Los chips de memoria de un kilobit basados en óxido de silicio tienen el potencial de superar las limitaciones de la memoria flash en la densidad de empaquetado. consumo de energía por bit y velocidad de conmutación, según investigadores de la Universidad de Rice. Los últimos chips tienen diodos integrados que evitan la diafonía que corrompe los datos entre celdas de memoria individuales. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Para probar las capacidades del 1D-1R, Wang aisló cuadrículas de 3 x 3 y codificó letras ASCII que deletreaban "BÚHOS DE ARROZ" en los bits. Establecer bits adyacentes en el estado "encendido", generalmente una condición que conduce a fugas de voltaje y corrupción de datos en una estructura de barra transversal 1R, no tuvo ningún efecto en la información, él dijo.
El investigador de la Universidad Rice, Gunuk Wang, escribió el código ASCII para "RICE OWLS" en una nueva generación de chips de memoria basados en óxido de silicio desarrollados en Rice. La tecnología detrás de los chips tiene el potencial de superar las limitaciones de la memoria flash actual que se encuentra comúnmente en computadoras y dispositivos de consumo. Crédito:Tour Group / Rice University
El investigador de la Universidad Rice, Gunuk Wang, sostiene un chip con cuatro memorias basadas en óxido de silicio de 1 kilobit. Wang agregó diodos a cada bit para evitar la diafonía que corrompiera los datos entre las celdas de memoria individuales. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Desde el punto de vista de la ingeniería, La integración de diodos en una matriz de memoria de 1k no es poca cosa, ", Dijo Tour." Será trabajo de la industria escalar esto en memorias comerciales, pero esta demostración demuestra que se puede hacer ".
