Una nuova frontiera per la memoria informatica: i memristori ibridi a cambiamento di fase
Un gruppo di ricercatori dell’Università di Rochester, guidati dal professore assistente Stephen Wu, ha sviluppato una nuova forma di memoria per il calcolo informatico che promette di essere veloce, densa e a basso consumo energetico. Il loro studio, pubblicato su Nature Electronics, descrive i nuovi interruttori resistivi ibridi che combinano le migliori qualità di due tipi esistenti di interruttori resistivi utilizzati per la memoria: i memristori e i materiali a cambiamento di fase.
Interruttori Resistivi Ibridi
Sviluppati nel laboratorio di Stephen M. Wu, professore assistente di ingegneria elettrica e informatica e di fisica, questi interruttori ibridi uniscono le qualità migliori dei memristori e dei materiali a cambiamento di fase. Entrambe le tecnologie sono state esplorate per i loro vantaggi rispetto alle forme di memoria più diffuse oggi, come la memoria ad accesso casuale dinamico (DRAM) e la memoria flash, ma presentano entrambe dei limiti.
Wu spiega che i memristori, che funzionano applicando una tensione a un sottile filamento tra due elettrodi, tendono a soffrire di una relativa mancanza di affidabilità rispetto ad altre forme di memoria. D’altra parte, i materiali a cambiamento di fase, che implicano la fusione selettiva di un materiale in uno stato amorfo o cristallino, richiedono troppa energia.
Una svolta nella tecnologia della memoria
“Abbiamo combinato l’idea di un memristore e di un dispositivo a cambiamento di fase in un modo che può superare i limiti di entrambi i dispositivi”, afferma Wu. “Stiamo realizzando un dispositivo memristore a due terminali, che spinge un tipo di cristallo in un altro tipo di fase cristallina. Queste due fasi cristalline hanno resistenze diverse che possono poi essere memorizzate.”
La chiave sta nell’utilizzare materiali bidimensionali che possono essere sottoposti a tensione fino al punto in cui si trovano precariamente tra due diverse fasi cristalline e possono essere spinti in una direzione o nell’altra con relativamente poca energia.
Ingegneria e sforzi collaborativi
“L’abbiamo ingegnerizzato semplicemente stirando il materiale in una direzione e comprimendolo in un’altra”, dice Wu. “Facendo ciò, si migliora la prestazione di ordini di grandezza. Vedo un percorso in cui questo potrebbe finire nei computer domestici come una forma di memoria ultra-veloce e ultra-efficiente. Ciò potrebbe avere grandi implicazioni per il calcolo informatico in generale.”
Wu e il suo team di studenti laureati hanno condotto il lavoro sperimentale e si sono associati con ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di Rochester, tra cui i professori assistenti Hesam Askari e Sobhit Singh, per identificare dove e come sottoporre a tensione il materiale. Secondo Wu, la sfida più grande che rimane per rendere i memristori a cambiamento di fase è continuare a migliorarne l’affidabilità complessiva, ma è comunque incoraggiato dai progressi del team fino ad oggi.
Riferimento: “Strain engineering of vertical molybdenum ditelluride phase-change memristors” di Wenhui Hou, Ahmad Azizimanesh, Aditya Dey, Yufeng Yang, Wuxiucheng Wang, Chen Shao, Hui Wu, Hesam Askari, Sobhit Singh e Stephen M. Wu, 23 novembre 2023, Nature Electronics. DOI: 10.1038/s41928-023-01071-2
