Per computer sempre più veloci
Dispositivi pronti all’accensione, con memorie Ram sempre attive anche senza essere alimentate, grazie a una tecnologia che prevede l’uso di materiale vetroso. È ciò a cui mira l’attività di ricerca di Francesco d’Acapito e dei suoi colleghi dell’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche
Attualmente, nei dispositivi elettronici sono per lo più impiegate le memorie Ram cosiddette “volatili”, ovvero che funzionano solamente se alimentate e che si cancellano quando i dispositivi vengono spenti. Numerose ricerche sono in corso di svolgimento per ottenere memore “permanenti”, ossia capaci di mantenere l’informazione anche in assenza di alimentazione, rendendo pressoché immediata la procedura di accensione. Le memorie permanenti disponibili al momento presentano prestazioni limitate in termini di capacità di memoria, velocità e massimo numero di cicli di lettura-scrittura, ma nuove architetture e materiali innovativi promettono notevoli miglioramenti di questi parametri.
“Le celle di memoria sono costituite da due elementi: la cella di stoccaggio (basata su materiali a cambiamento di fase, Pcm) e l'elemento di selezione (o selettore) basato su un materiale vetroso (vetri calcogenuri). La comprensione della composizione chimica e della struttura dei materiali che le compongono è un passo fondamentale nello sviluppo dei nuovi dispositivi”, spiega Francesco d’Acapito, dell’Istituto officina dei materiali (Iom) del Consiglio nazionale delle ricerche. Una collaborazione attiva tra Cnr-Iom e lstituto francese di ricerca tecnologica, Cea-Leti, si sta occupando di entrambi gli elementi delle memorie permanenti e uno studio, in particolare, è stato focalizzato su un vetro calcogenuro come materiale di selezione.
“Il selettore è una sorta di interruttore che permette di accedere all’informazione conservata nell’elemento di stoccaggio ed è composto di un vetro calcogenuro (germanio-selenio, con altri elementi), al quale si può applicare una tensione. Per un fenomeno tuttora oggetto di studio, la Ovonic Threshold Switching (Ots), quando la tensione è alta il vetro conduce, mentre quando è bassa isola. Così, quando vogliamo recuperare le informazioni, basta alzare la tensione e il selettore, divenuto conduttore, permette di leggere il contenuto dell’elemento di stoccaggio, ovvero il dato memorizzato”, specifica il ricercatore del Cnr-Iom. “Questo tipo di memorie presenta notevoli potenzialità in termini di densità di memoria, velocità di accesso e cicli di lettura/scrittura e potrebbero essere impiegate nei dispositivi elettronici comuni quali telefonini o laptops per una disponibilità immediata dei dati all’accensione, senza bisogno di attendere le lunghe operazioni di fase di avvio o boot”.
Il team di ricerca del Cea-Leti ha trovato una composizione ottimale del vetro ,che costituisce il selettore. Per capire la ragione per cui tale composizione risulti la migliore, i ricercatori hanno usato la linea di luce di sincrotrone del Cnr “Lisa” presso l’European synchrotron (Esrf) di Grenoble. “Alcuni elementi, come l’antimonio, risultavano funzionali per alcuni aspetti e dannosi per altri, ma i danni potevano essere corretti attraverso l’impiego di azoto. L’analisi ai raggi X del materiale ha permesso di determinare la struttura e di comprendere le ragioni dei ruoli svolti dai vari elementi”, conclude d’Acapito.
Fonte: Francesco d’Acapito, Istituto officina dei materiali, e-mail: dacapito@iom.cnr.it
Per saperne di più: Toward ultimate nonvolatile resistive memories: The mechanism behind ovonic threshold switching revealed; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aay2830