Superando vazamentos de corrente elétrica em dispositivos de memória modernos

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Superando vazamentos de corrente elétrica em dispositivos
de memória modernos
Um novo dispositivo diminui significativamente o vazamento de corrente indesejada dos dispositivos de
memória, o que poderia ajudar a reduzir as emissões de gases de efeito estufa de futuros centros de
dados.
Crédito da imagem: Shutterstock/Oleksiy Mark
A memória de acesso aleatório resistivo (RRAM) é um forte concorrente para a próxima geração de
chips de memória devido ao tamanho do seu dispositivo compacto, alta capacidade de armazenamento
e a viabilidade de fazer chips eletrônicos mais inteligentes e bio-imicking.
No entanto, todas essas funcionalidades interessantes ainda não se manifestaram em aplicação
comercial principalmente devido à “corrente de vazamento”, também conhecida como uma corrente de
sneak-path, um problema que existe em praticamente todos os chips eletrônicos e é difícil de controlar.
A corrente do caminho lento reduz a confiabilidade e a eficiência da eletrônica, pois ela pode alterar os
dados armazenados em um dispositivo e resultar em geração de calor em excesso. Ao considerar que a
geração de calor em data centers tem sido relatada para contribuir para 3-5% das emissões globais de
carbono. Desenvolver dispositivos de memória novos e modernos que minimizem essa corrente de
vazamento e o calor que ela gera é de grande interesse em mitigar o crescente desafio das mudanças
climáticas.
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Várias soluções foram investigadas para eliminar problemas de caminho in sneak-path em dispositivos
RRAM, mas geralmente têm que compensar e perder alguma funcionalidade, como capacidade de
armazenamento de dados, simplicidade de fabricação ou desempenho de memória.
Um novo estudo realizado por uma equipe de pesquisadores da Universidade RMIT introduz uma nova
estrutura de dispositivos que reduz significativamente a corrente de caminho sem fazer esses
compromissos.
Este trabalho baseia-se em uma tecnologia anterior da equipe da Universidade RMIT, que apresentou
dispositivos de memória de alto desempenho para operações lógicas e dispositivos neuromórficos. A
nova estrutura do protótipo pode aumentar a confiabilidade e a precisão da memória e dispositivos
neuromórficos.
“Nossa tecnologia pode aumentar consideravelmente a confiabilidade, eficiência e capacidade de
armazenamento em um único chip baseado na tecnologia RRAM”, disse Sriram. “O protótipo do
dispositivo que desenvolvemos é um grande salto para a implantação prática de dispositivos RRAM
emergentes.”
Ao contrário das soluções convencionais, ele acrescentou, que exigem dois dispositivos conectados um
ao outro em um chip – onde um é dedicado à memória e o outro à redução de corrente de vazamento –
o protótipo oferece ambas as funcionalidades em um único dispositivo poderoso.
Funcionalidade dupla em um único dispositivo
Normalmente, para minimizar a corrente do sneak-path, as tecnologias convencionais incorporam
dispositivos chamados de seletores em cada chip de dispositivo de memória. Mas, como mencionado
anteriormente, isso representa um problema, pois há apenas espaço limitado no chip e dispositivos
adicionais reduzem apenas a capacidade ou a funcionalidade de armazenamento.
O novo dispositivo simplesmente substitui um material chave usado no dispositivo de memória original
que era dedicado apenas ao desempenho da memória com uma pilha bi-camada de dois materiais, onde
uma camada serve como memória e a outra obstrui a corrente. A incorporação de pilhas bi-camadas
compostas por dois materiais com propriedades inerentes diferentes melhora a precisão e a eficiência
das matrizes de memória através de um pequeno ajuste da estrutura do dispositivo original, enquanto a
capacidade de armazenamento e o desempenho da memória permanecem intactos.
Este trabalho mostra a funcionalidade combinada do seletor e da memória em um único dispositivo pela
primeira vez, sem comprometer os parâmetros de desempenho do dispositivo de memória original.
O novo dispositivo alcançou uma redução de seis vezes em uma corrente de sgueiras sem alterações na
arquitetura da matriz de memória, e seu processo de fabricação e opções de materiais são compatíveis
com as tecnologias eletrônicas e de silício atuais, permitindo uma integração direta.
Este é o primeiro passo para alcançar a funcionalidade dupla, onde tanto um seletor quanto as
funcionalidades de memória são incorporadas em um único dispositivo sem incluir parâmetros de
desempenho. Embora empolgante, mais pesquisas são necessárias para trabalhar na escalabilidade
dessa tecnologia.
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Referência: Shruti Nirantar, et al., Bicamadas de óxido de metal amorfo para evitar correntes de Sneak-
Path para matrizes de memória resistentes de alta deslescente, sistemas inteligentes avançados (2021).
DOI: 10.1002/aisy.202000222
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aisy.202000222