Mejor control de temperatura en las memorias de cambio de fase

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Científicos norteamericanos han desarrollado una tecnología para mejorar el control de las temperaturas elevadas que se producen en las celdas de memoria de cambio de fase. Su planteamiento permite mejorar el transporte térmico en las celdas de memoria sin necesidad de añadir más capas aislantes entre las celdas de memoria y los electrodos, lo que permitiría aumentar la eficiencia energética de los chips.

La memoria de cambio de fase (Phase Change Memory) es un tipo de semiconductores de última generación que se podría utilizar como sustituto de la memoria DRAM o como almacenamiento de alta velocidad. Esto se debe a la combinación un rendimiento cercano al de la memoria DRAM, con la no volatilidad que caracteriza a los chips 3D NAND Flash. Por ello, la industria informática está trabajando en desarrollar esta memoria, enfocándose en aplicaciones como la cache de aceleración de almacenamiento, arquitecturas de memoria que puedan superar las limitaciones de la DRAM y otros enfoques mixtos como la memoria computacional.

Así, los fabricantes están interesados en seguir desarrollando la memoria PCM, teniendo en cuenta que ya existen productos en el mercado desde hace años, pero su desarrollo todavía está en una etapa temprana. Como explican los expertos en la materia, queda mucho margen para alcanzar las capacidades teóricas de esta novedosa arquitectura de memoria tridimensional, y muchos investigadores están trabajando en mejoras.

Un ejemplo es el trabajo publicado por un numeroso equipo de investigadores de las Universidades de Virginia, la Universidad de Rhode Island, el Laboratorio de Investigación Naval norteamericano y el fabricante Western Digital, en el que proponen una nueva forma de mejorar la eficiencia energética de la memoria PCM. Su enfoque es reducir el consumo energético a través de una mejor gestión del calor en el entorno de las celdas de memoria.

Como explican en este documento, en este tipo de memoria se emplea la excitación térmica para al almacenamiento de datos, por lo que la gestión del calor es vital para el buen funcionamiento de la memoria. En su trabajo han profundizado en el estudio de las propiedades térmicas de esta memoria a una escala muy pequeña, con el fin de comprender a fondo el comportamiento de los flujos térmicos en cada proceso. Fruto de ello han desarrollado un nuevo método para gestionar el transporte térmico en las celdas de memoria, a través de la manipulación de la resistencia térmica interfacial entre la unidad de cambio de fase y los electrodos, sin tener que incluir capas de aislamiento adicionales.

Según sus pruebas, empleando su tecnología se puede conseguir un gran cambio en la resistencia térmica interfacial, a medida que el material de calcogenuro en que se basa esta memoria cambia de estado entre las fases cristalinas cúbica y hexagonal. Esto da como resultado una reducción de la conductividad térmica, con una disminución de entre el 40% y el 50% en la corriente eléctrica necesaria para que la memoria funcione, en dispositivos con diámetro de entre 20 y 120 nanómetros. Esto da pie a la fabricación de memoria de cambio de fase mucho más eficiente, que en el futuro podría dar lugar a productos alta eficiencia.

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