Optimizan el funcionamiento de la RAM de cambio de fase

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Ingenieros chinos han realizado un estudio sobre los efectos termoeléctricos en los procesos de cambio de estado en la memoria RAM basada en materiales de cambio de fase. Según sus investigaciones, es posible mejorar el funcionamiento de las celdas PCRAM reduciendo la corriente de programación y la potencia máxima, lo que permitirá ampliar las capacidades de esta tecnología.

La industria tecnológica está estudiando diferentes formas de superar las limitaciones de capacidad y escalabilidad de la memoria, y uno de los enfoques es la creación de tecnologías de memoria universal, que sirvan tanto para el almacenamiento como para la memoria de trabajo. Para lograrlo se están siguiendo diferentes caminos, y uno de ellos se basa en la memoria RAM de cambio de fase (PCRAM), que como otras tecnologías de cambio de fase se basa en un material capaz de alternar entre los estados cristalino y amorfo, que se mantienen hasta recibir un determinado impulso térmico o eléctrico.

Pero hasta el momento la memoria PCRAM presenta problemas de escalabilidad a causa de la gran corriente de programación necesaria para el cambio de fase. Para solucionarlo se ha planteado una variante, la memoria RAM de cambio de fase “de tipo cuchilla” (Blade-Type), en la que se reduce la zona calentada, pero el rendimiento de escritura se ve afectado por los efectos termoeléctricos (TE), un problema que hasta ahora no se había estudiado en profundidad.

Este ah sido el campo de investigación de un amplio grupo de ingenieros de la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Nanjing (China), que ha profundizado en la influencia de los efectos termoeléctricos en el proceso de amorfización de las celdas PCRAM. En el artículo que han publicado en la revista IEEE Transactions on Electron Devices describen un modelo integral de transformación de fase y de electrotermia en 3D en este tipo de memoria.

Con este modelo han identificado y estudiado en profundidad dos efectos termoeléctricos principales, que son el calor de Thomson en el material de cambio de fase Ge2Sb2Te5 (GST), y el calor de Peltier en la interfaz del calentador GST-TiN. Mediante simulaciones han demostrado que ambos efectos dependen de las polaridades de las corrientes de programación, y el calor de Thomson es más de 20 veces superior al de Peltier.

En base a sus averiguaciones ha propuesto un nuevo sistema para calentar las celdas de memoria PCRAM que muestra efectos termoeléctricos más pronunciados que el calentador de TiN que se emplea comúnmente en este tipo de memoria. Y afirman que se puede fabricar una versión mejorada de las celdas PCRAM reduciendo la corriente de programación de las celdas en un 13,8% y el consumo energético en un 17,9%. Este estudio abre nuevos caminos para fabricar dispositivos de memoria universal basados en esta tecnología, que competirán con otras soluciones basadas en memoria NAND flash, RAM y otras propuestas diferentes.

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