Nace una nueva tecnología de memoria 3D

El almacenamiento de datos de estado sólido está evolucionando mucho gracias a la tecnología 3D NAND Flash, alcanzando constantemente nuevas cotas de densidad y rendimiento, pero en el futuro harán falta memorias energéticamente más eficientes y de mayor densidad, y la industria ya comienza a entrever los límites físicos de esta tecnología en estos aspectos. La proliferación de dispositivos IoT, redes de inteligencia artificial y las nuevas capacidades que se quieren implementar en los dispositivos móviles requerirán memorias con más densidad y un menor consumo relativo de energía, lo que está impulsando la investigación en este campo.

Fruto de estos esfuerzos, un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio acaba de presentar una nueva tecnología de memoria que podría representar una solución a las necesidades del futuro. En un artículo técnico que acaban de publicar describen una arquitectura de celdas basada en transistores de efecto de campo en 3D formados verticalmente, que permitiría fabricar dispositivos de almacenamiento de alta densidad y menor tamaño, con un consumo de energía inferior en las operaciones de escritura y lectura de datos, en comparación con la memoria 3D NAND.

Explican que su conceto se basa en el uso de transistores de efecto de campo (FET) ferroeléctricos y antiferroeléctricos con un canal de semiconductor de óxido depositado en una capa de escala atómica. Al utilizar las propiedades antiferroeléctricas en las operaciones de borrado de datos sólo se requiere una mínima carga de energía, lo que mejora la eficiencia de los procesos generales de escritura, que conllevan una operación borrado de los datos preexistentes. Además, los transistores FET permiten el almacenamiento no volátil sin consumo de energía y la estructura vertical que han diseñado permite aumentar la densidad de almacenamiento sin incrementar el consumo.

En su diseño han empleado capas de óxido de Hafnio y óxido de Indio depositadas en una estructura de trinchera vertical, y han los materiales ferroeléctricos utilizados cuentan con dipolos eléctricos más estables al estar alineados en la misma dirección, gracias a las propiedades del óxido de Hafnio. En esta memoria el registro de la información se realiza mediante el grado de polarización de la capa ferroeléctrica, y esta puede ser leída por el sistema gracias a los cambios en la resistencia eléctrica. Por su parte, los materiales antiferroeléctricos alternan fácilmente los dipolos hacia arriba y hacia abajo en el estado de borrado, lo que permite operaciones de borrado más eficientes dentro del canal de semiconductor de óxido.

Los creadores de esta tecnología afirman que su dispositivo ha mostrado un comportamiento estable durante al menos 1.000 ciclos de escritura y borrado, y han logrado maximizar el rendimiento probando diferentes espesores en la capa de óxido de Indio. Tras probar exhaustivamente su tecnología, los investigadores afirman que tiene un gran potencial para revolucionar el campo de la memoria no volátil, especialmente en el ámbito de la electrónica de consumo. Pero estas mismas capacidades pueden encontrar su lugar en el ecosistema cada vez más amplio de dispositivos conectados, para el que los fabricantes están buscando un almacenamiento más denso, versátil y eficiente.

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