Прозрачная компьютерная память стала на шаг ближе к реальности

Ученые из университета Райса создали надежную трехмерную память из оксида кремния и графена.

Проект прозрачной трехмерной двухтерминальной компьютерной памяти на гибком листе является многообещающим для электроники и сложных дисплеев.

Технология основывается на переключающихся свойствах оксида кремния — прорывное открытие, сделанное в университете Райса в 2008 году. Результаты опубликованы в издании Nature Communications.

Группа ученых во главе с химиком Джеймсом Туром и физиком Дагласом Нательсоном произвела прозрачные энергонезависимые резистивные запоминающие устройства, основываясь на том, что оксид кремния может быть переключателем. Напряжения проходит через тонкий лист оксида кремния, удаляя атомы кислорода с канала 5 нанометров шириной, превращая его в проводящий металлический кремний. С более низким напряжением канал может ломаться и восстанавливаться неоднократно, в течение более чем тысячи циклов.

Этот канал может читаться как «1» или „0“, то есть быть переключателем, основной единицей компьютерной памяти. При толщине 5 нанометров он способен расширить закон Мура, который предсказал, что компьютерные чипы ежегодно будут удваивать мощность. Современная электроника сделана из каналов шириной 22 нанометра.

Новая компьютерная память прозрачна на 95%, сделана из оксида кремния и поперечных графеновых терминалов на гибком пластике.

В лаборатории Райса эти устройства производятся с 80% продуктивностью, „что очень хорошо для непромышленной лаборатории“, сказал Тур. „Если переложить идею на промышленные рельсы, продуктивность существенно вырастет“.

Производители, которые ранее могли разместить миллионы битов на маленьких устройствах типа флэшек, теперь столкнулись с физическими ограничениями текущей архитектуры, которая требует три терминала на каждый бит.

Однако новое устройство требует лишь два терминала на бит, а потому является намного менее сложным. Это означает, что множества двухтерминальной компьютерной памяти могут быть сложены в трехмерной конфигурации, значительно увеличив объем информации, которую может хранить чип памяти. По словам Тура, его лаборатория также увидела потенциал для изготовления мультирежимной памяти, которая в дальнейшем увеличила бы емкость.

Открытие последовало за работами над памятью на основе графита, в ходе которых ученые увидели, как полосы графита на подложке из оксида кремния ломаются и восстанавливаются в результате применения напряжения. Исследователи подозревали, что все дело в оксиде кремния. Детальное описание механизма оксида кремния появилось в издании Nature's Scientific Reports.

Это открытие стало основанием для создания памяти следующего поколения, которая создается из оксида кремния, помещенного между графеном и прикрепленная к пластиковому листу. В устройстве практически совсем нет металла, за исключением электродов.

Взаимодействие кремния и графена расширит полезность первого и докажет раз и навсегда ценность второго компонента. Тур отметил, что устройства демонстрируют потенциал для устойчивых не только к радиации единиц компьютерной памяти (некоторые уже созданы и сейчас тестируются на МКС), но и к нагреву до 700 градусов Цельсия. Это значит, что их можно устанавливать непосредственно на процессоры без риска повреждения.

Также в лаборатории создают поперечную память со встроенными диодами для лучшего управления контрольными напряжениями. „Мы разрабатываем это устройство постепенно, чтобы понять фундаментальные механизмы переключения“, сказал Тур. „В дальнейшем эта прикладная система может превратиться в систему компьютерной памяти будущего“.

03.10.2012