RRAM, Memória Ultra veloz

A indústria dos eletrônicos está em constante evolução. É comum
vermos dispositivos cada vez menores e com mais poder de fogo sendo
lançados. Mas a evolução também acontece dentro desses dispositivos, com
os pequenos componentes que os formam. O problema é que, com o passar
do tempo, os cientistas e engenheiros esbarram em limitações físicas
desses componentes e, então, algo novo precisa ser pensado para
substituir a tecnologia antiga. Afinal, o progresso não pode parar.
Desta vez, a indústria está se mobilizando para criar um novo tipo de
memória, a Resistive Random-Access Memory (RRAM), como vem sendo
chamada. Essa será uma memória não volátil, ou seja, os dados
armazenados não serão apagados quando o computador for reinicializado,
por exemplo.
Além disso, a RRAM oferece vantagens capazes de torná-la não apenas a
substituta da memória Flash, mas também uma espécie de memória
universal, combinando os benefícios da DRAM, a velocidade da SRAM e a
não volatilidade da Flash.
Como funciona a RRAM?


Fotografia miscroscópica de um elemento RRAM feito de Óxido de Háfnio (Fonte da imagem: Imec)
Apontada como a candidata mais forte a substituir o modelo atual de
memória de acesso randômico (RAM), a RRAM acabou criando uma espécie de
corrida entre as empresas interessadas em lançar produtos com essa
tecnologia. Por enquanto, as apostas dizem que teremos os primeiros
chips de memória RRAM sendo produzidos entre 2012 e 2013.
A principal inovação desse tipo de memória se dá pela forma de
armazenamento de dados. A memória RAM guarda os dados por meio de cargas
elétricas. Dessa forma, quando a carga é cortada, ou seja, quando o
computador é desligado, os dados são perdidos.
A RRAM opera de maneira diferente. A memória tem sido construída com
base em materiais cujas resistividades podem ser alteradas para estados
de alta e baixa condutividade. É a resistência desses materiais que
guarda o estado do bit na memória, e o fato de o estado dessa
resistividade não se alterar quando o computador é desligado torna a
memória RRAM não volátil.
Ainda não há um consenso sobre qual é o melhor material para ser
utilizado na fabricação da RAM resistiva. O Imec, laboratório belga
responsável pelo programa de desenvolvimento da RRAM, acredita que a
melhor alternativa são óxidos de metal e, no momento, os pesquisadores
estão investigando materiais que sejam também compatíveis com o CMOS.
Por enquanto, os materiais mais cotados têm sido o óxido de níquel (NiO)
e o óxido de háfnio (HfO).
Vantagens da RRAM


As empresas que apostam na RRAM repetem sempre o mesmo discurso: a
nova memória será capaz de operar a uma velocidade maior e com um
consumo menor de energia. Mas como isso é possível?
Barra de cristal de Háfnio (Fonte da imagem: Wikimedia Commons)
A resposta para a questão da velocidade está no óxido de háfnio. Ao
usar o composto como isolante no lugar do dióxido de silício, a
pesquisadora Päivi Törmä, da Universidade de Tecnologia de Helsinki,
obteve um ganho de velocidade surpreendente. O acesso à memória, que
antes demorava alguns milissegundos, passou a ser executado em apenas
100 nanossegundos, aumentando assim a velocidade de leitura e de escrita
em até 100 mil vezes.
Comparada com a memória Flash, a RRAM também exige uma voltagem menor
para ser usada, ou seja, para ler e gravar dados em seu interior.
Graças a isso, a nova memória deve ser uma boa opção para dispositivos
com poucos recursos, além de proporcionar maior economia de energia.
Como já abordado anteriormente, uma das grandes capacidades da RRAM é
a possibilidade de construção de chips cada vez menores. Enquanto a
DRAM e a Memória Flash podem chegar ao limite de 18 nanômetros, a
memória à base de óxido de metal pode ultrapassar a barreira dos 16
nanômetros.
A quantas anda o desenvolvimento da RRAM?


Atualmente, existem pelo menos seis empresas interessadas no mercado
de RRAM. Entre elas está a Samsung, que declarou recentemente a intenção
de começar a fabricação em massa dessas memórias logo no primeiro
semestre de 2012.
A HP é outra empresa que tem investido pesado na fabricação da
memória do futuro. Inspirada pela teoria do professor Leon O. Chua, da
Universidade da Califórnia, a companhia implementou, em 2008, o
memristor, que funciona de maneira análoga ao chip de RRAM explicado
neste artigo. Entretanto, o material escolhido pela HP foi o dióxido de
titânio.
Circuito com 17 memristors capturado por microscópio atômico (Fonte da imagem: IEEE Spectrum)
Na prática, a empresa afirma, por meio de seu blog,
que os memristors possibilitarão o desenvolvimento de smartphones e
laptops com boot mais rápido e com duração maior da carga da bateria.
Também podemos esperar por dispositivos cada vez mais finos e mais
potentes. A HP acredita que as primeiras memórias RRAM chegarão ao
mercado em meados de 2013.
Outro grande avanço feito pela HP foi constatar que o memristor é
capaz não apenas de armazenar dados, mas também de realizar operações
lógicas. Isso significa que, no futuro, esse tipo de memória pode acabar
substituindo até mesmo os processadores, mantendo armazenamento e
processamento no mesmo chip.
Ao romper essa barreira, teríamos dispositivos com ainda mais
velocidade e economia de energia. A principal causa é o fato de que os
dados teriam que percorrer distâncias menores, pois memória e
processador estariam no mesmo chip.
Além disso, os memristors também poderão ser usados em aplicações de
inteligência artificial. Engenheiros da Universidade de Michigan, por
exemplo, já usaram a tecnologia para construir um computador baseado no
cérebro de gatos.
Só nos resta esperar para ver quem ganhará a corrida da memória RAM resistiva.