(Phys.org) —La innovadora tecnología de óxido de silicio de la Universidad de Rice para alta densidad, La memoria de computadora de próxima generación está un paso más cerca de la producción en masa, gracias a un refinamiento que permitirá a los fabricantes fabricar dispositivos a temperatura ambiente con métodos de producción convencionales.

Descubierto por primera vez hace cinco años, Las memorias de óxido de silicio de Rice son un tipo de dos terminales, Tecnología de "memoria resistiva de acceso aleatorio" (RRAM). En un nuevo artículo disponible en línea en la revista American Chemical Society Nano letras , un equipo de Rice dirigido por el químico James Tour comparó su tecnología RRAM con más de una docena de versiones de la competencia.

"Esta memoria es superior a todas las demás memorias resistivas unipolares de dos terminales en casi todas las métricas, ", Dijo Tour." Y debido a que nuestros dispositivos usan óxido de silicio, el material más estudiado en la Tierra, la física subyacente se comprende bien y es fácil de implementar en las instalaciones de fabricación existentes ". Tour es la cátedra de Química TT y WF Chao de Rice y profesora de ingeniería mecánica y nanoingeniería y de informática.

Tour y sus colegas comenzaron a trabajar en su revolucionaria tecnología RRAM hace más de cinco años. El concepto básico detrás de los dispositivos de memoria resistiva es la inserción de un material dieléctrico, uno que normalmente no conduce electricidad, entre dos cables. Cuando se aplica un voltaje suficientemente alto a través de los cables, se puede formar un camino de conducción estrecho a través del material dieléctrico.

La presencia o ausencia de estas vías de conducción se puede utilizar para representar los unos y ceros binarios de los datos digitales. La investigación con una serie de materiales dieléctricos durante la última década ha demostrado que se pueden formar tales vías de conducción, roto y reformado miles de veces, lo que significa que RRAM se puede utilizar como base de la memoria regrabable de acceso aleatorio.

RRAM está en desarrollo en todo el mundo y se espera que sustituya a la tecnología de memoria flash en el mercado dentro de unos años porque es más rápida que flash y puede empaquetar mucha más información en menos espacio. Por ejemplo, Los fabricantes han anunciado planes para prototipos de chips RRAM que serán capaces de almacenar alrededor de un terabyte de datos en un dispositivo del tamaño de un sello postal, más de 50 veces la densidad de datos de la tecnología actual de memoria flash.

El ingrediente clave de la RRAM de Rice es su componente dieléctrico, óxido de silicio. El silicio es el elemento más abundante en la Tierra y el ingrediente básico de los microchips convencionales. Las tecnologías de fabricación de microelectrónica basadas en silicio están muy extendidas y son fáciles de entender. pero hasta el descubrimiento de 2010 de las vías de los filamentos conductores en el óxido de silicio en el laboratorio de Tour, el material no se consideró una opción para RRAM.

Desde entonces, El equipo de Tour se ha apresurado a desarrollar aún más su RRAM e incluso la ha utilizado para nuevos dispositivos exóticos como chips de memoria flexibles transparentes. Al mismo tiempo, los investigadores también realizaron innumerables pruebas para comparar el rendimiento de las memorias de óxido de silicio con las tecnologías dieléctricas RRAM de la competencia.

"Nuestra tecnología es la única que satisface todos los requisitos del mercado, tanto desde el punto de vista de la producción como del rendimiento, para memoria no volátil, ", Dijo Tour." Se puede fabricar a temperatura ambiente, tiene un voltaje de formación extremadamente bajo, alta relación de encendido y apagado, bajo consumo de energía, capacidad de nueve bits por celda, velocidades de conmutación excepcionales y excelente resistencia al ciclismo ".

En el último estudio, un equipo encabezado por el autor principal e investigador postdoctoral de Rice, Gunuk Wang, demostró que el uso de una versión porosa de óxido de silicio podría mejorar drásticamente la RRAM de Rice de varias formas. Primero, el material poroso redujo el voltaje de formación, la potencia necesaria para formar vías de conducción, a menos de dos voltios, una mejora de 13 veces sobre lo mejor anterior del equipo y un número que se compara con las tecnologías RRAM de la competencia. Además, el óxido de silicio poroso también permitió al equipo de Tour eliminar la necesidad de una "estructura de borde de dispositivo".

"Eso significa que podemos tomar una hoja de óxido de silicio poroso y simplemente soltar los electrodos sin tener que fabricar bordes, ", Dijo Tour." Cuando hicimos nuestro anuncio inicial sobre el óxido de silicio en 2010, Una de las primeras preguntas que me hizo la industria fue si podíamos hacer esto sin fabricar bordes. En ese momento no pudimos, pero el cambio a óxido de silicio poroso finalmente nos permite hacer eso ".

Wang dijo:"También demostramos que el material de óxido de silicio poroso aumentó los ciclos de resistencia más de 100 veces en comparación con las memorias anteriores de óxido de silicio no poroso. Finalmente, el material de óxido de silicio poroso tiene una capacidad de hasta nueve bits por celda, que es el número más alto entre las memorias basadas en óxido, y la capacidad múltiple no se ve afectada por las altas temperaturas ".

Tour dijo que los últimos desarrollos con óxido de silicio poroso:voltaje de formación reducido, eliminación de la necesidad de fabricación de bordes, el ciclo de resistencia excelente y la capacidad de varios bits son extremadamente atractivos para las empresas de memorias.

"Este es un gran logro, y ya nos han contactado empresas interesadas en conceder licencias para esta nueva tecnología, " él dijo.

Los coautores del estudio, todos de Rice, incluyen al investigador postdoctoral Yang Yang; el científico investigador Jae-Hwang Lee; estudiantes de posgrado Vera Abramova, Huilong Fei y Gedeng Ruan; y Edwin Thomas, William and Stephanie Sick Dean de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales y de ingeniería química y biomolecular.