Memoria RAM Basada en Memristores

De Departamento de Informatica
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¿Que es un memristor?

Cerebro.GIF

En electrónica, el memristor es un componente electrónico non-linear pasivo, que es capaz de recordar las corrientes que lo han atravesado antes. Llamado informalmente como el cuarto elemento básico faltante de la electricidad. Su importancia es que funciona como synapses, lo que puede llevar a la creación de circuitos analógicos que podrían llegar a comportarse como el cerebro humano.

Historia

Existen hoy tres tipos de componentes electrónicos fundamentales: la resistencia, la bobina y el condensador (el más conocido de los componentes, el transistor sería de hecho un género de resistencia). Desde 1971, Leon Chua, de la universidad de Berkeley había emitido la hipótesis del cuarto elemento: el memristor. Él explica que este componente sería capaz de recordarse de los corrientes que lo atravesaron antes. Las teorías de Chua afirmaban que este componente podía existir pero en aquella época era imposible crear un sistema capaz de hacer esto. Pero en 2008, Stanley Williams, investigador en Hewlett Packard, realizó tal sistema, pero al nivel nanométrico. Utilizó ensamblajes de moléculas de dióxido de titanio. Y sometiendo este sistema a diferentes voltajes que, según la dirección de la corriente, lo transforma en conductor o en semiconductor. Si se corta el electricidad, el proceso se apaga pero repite inmediatamente su estado anterior cuando él se arranca de nuevo.

Principio

Símbolo electrónico
Elementos eléctricos fundamentales

Hagamos un pequeño recuerdo. Conocemos las relaciones siguientes:

  • Capacitancia dq = Cdv (Voltaje / Carga)
  • Resistencia dv = Rdi (Voltaje / Corriente)
  • Inductancia dφ = Ldi (Flujo / Corriente)

Existe pues ahora una relación entre el flujo y la carga :

  • Memristancia dφ = Mdq

Resulta de eso que la tensión V a los límites del memristor es atada al corriente I por el valor instantáneo del memristance: V(t) = M(q(t)).I(t)

Así, a cada instante, un memristor es comparable a una resistencia normal. Pero el valor de la memristancia depende del historial del corriente. Pues es evidente que un memristor con una memristancia fija es indiferenciada de una resistencia básica.

Aplicaciones

Primer Memristor. HP,2008

Los memristores semiconductores de Stanley Williams pueden ser combinados en transistores, mucho más pequeños que los transistores estándares. Pueden también ser reunidos en memoria de masa, que permitirían una densidad más grande de datos que los discos duros (con tiempos de acceso similares al DRAM), reemplazando así estos dos componentes. Ciertas patentes atadas al memristors aparecen, como las que incluyen aplicaciones en lógica programable, en tratamiento de señales, en redes neurona, y en sistemas de control. En informática, estos componentes permitirían acortar fuertemente el tiempo de comienzo de un ordenador. Como una bombilla, el ordenador casi sería encendido instantáneamente y en el estado exacto de la última utilización. La última rapidez padecería con este componente según ciertas revistas especialistas. A finales de agosto de 2010, Hewlett-Packard concluyó una colaboración con fabricante coreano de chip-memoria Hynix (el segundo fabricante mundial de chipes-memorias, detrás de su compatriota Samsung; Hynix nació de la fusión, en 1999, actividad de chip-memoria DRAM de los conglomerados LG y Hyundai), con vistas a la comercialización, de 2013, primeras chipes-memorias de tipo memristor (llamadas comúnmente en inglés ReRAM, es decir Resistive Random Access Memory, o más simplemente todavía RRAM).

Fabricación

HP fabrica los memristores mediante nanocables paralelos sobre un substrato de metal, recubriéndolos con dióxido de titanio, y colocando una segunda capa de nanocables perpendicular a la primera.Donde los cables se cruzan, es donde se crea un memristor.

Hitos de los Memristores

Profesor Leon Chua
  • 1971: El profesor Leon Chua postula que el memristor es el cuarto elemento básico de los circuitos electricos(resistencia, condensador, bobina).
  • 2006: HP Labs lleva el memristor a la práctica, demostrando que existe.
  • 2008: Revista Nature publica que HP encontró que el memristor existe.
  • 2009: HP demuestra que los memristores se pueden apilar, permitiendo hasta 4-8x más de memoria en un chip
  • 2010: HP demuestra que los memristores pueden ejecutar lógica digital, junto con el almacenamiento de información.
  • 2010: HP junto a Hynix Semiconductor Inc firman acuerdo para desarrollar la ReRAM
  • 2014: Posible salida al mercado de las primeras memorias ReRAM.

Características

  • Memoria no volátil: La mayoría de los tipos de memoria almacenan datos como carga eléctrica. Pero los memristores permitirían a lo que se llama una memoria RAM de resistencia, una memoria no volátil que almacena los datos como resistencia en lugar de carga.
  • Más económicas: ya que son fabricadas a partir de óxido de grafeno
  • Prometen ser por lo menos 10 veces más rápido que las memorias flash actuales.
  • Utilizan 10 veces menos de energía que un chip de memoria flash equivalente.
  • Pequeños: tamaño aproximado de 3 nanómetros v/s memoria flash de hasta 20 nanómetros.
  • Larga vida útil: hasta el momento los sistemas basados en óxido de grafeno tienen se tienen pensados para 100 mil ciclos, cifra similar a la de las memorias flash, pero se espera que esta cifra aumente a 1 millón de ciclos.

Futuro

Elpida Memory, Inc.

Las memorias utilizadas hoy en día son NAND, que a pesar de que permiten almacenar datos sin necesidad de una conexión eléctrica, son lentas en estos tiempos debido a los sistemas ECC ("Error Checking and Correction"). Esta nueva tecnología, las memorias ReRAM, traerán un gran aumento en cuanto a rendimiento se trata, tanto así que podría llegar a copiarse una película HD en sólo segundos. Además estas memorias tendrán un consumo virtualmente cero en modo de espera.

El tercer desarrollador de chip DRAM (chip de memoria de acceso aleatorio) en el mundo, Elpida, probablemente llevará a cabo la producción en masa de las ReRAM, la que estaría pronosticada para comienzos del 2013.

Toshiba Corp, su competidor, esta trabajando en un nuevo tipo de memoria flash, que consta de una estructura en capas, mientras que Samsumg Electronics Co está desarrollando ReRAM, PRAM o memoria de acceso aleatorio con cambio de fase y chips magnetoresistentes o MRAM.

Referencias

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