UltraRAM è una nuova tecnologia di memoria sviluppata dalla startup britannica Quinas Technology, uno spin-off dell’Università di Lancaster. Questa innovativa memoria combina i vantaggi delle memorie non volatili come la flash, con la velocità, l’efficienza energetica e la durata delle memorie di lavoro come la DRAM. Quinas Technology ha ricevuto un finanziamento di 1,1 milioni di sterline da Innovate UK; un ambizioso progetto volto a portare UltraRAM verso la produzione di massa.
Caratteristiche uniche di UltraRAM
UltraRAM sfrutta il tunneling quantistico risonante per ottenere una RAM dalle proprietà straordinarie. È implementata in semiconduttori composti, tipicamente usati nei dispositivi fotonici come LED e diodi laser, ma non nell’elettronica digitale dominata dal silicio.
La struttura di UltraRAM è simile a quella della memoria flash. La presenza di elettroni in un gate fluttuante determina lo stato logico della memoria, cioè se sta memorizzando un 1 o uno 0. Per essere classificata come non volatile, la memoria deve essere in grado di mantenere questa carica per lunghi periodi anche quando non è alimentata.
In assenza di una tensione applicata, la struttura a tripla barriera a tunneling risonante (TBRT) è altamente isolante. Pertanto, il gate fluttuante è elettricamente isolato e gli elettroni sono intrappolati. Questo rende UltraRAM non volatile: anche quando non è alimentata, può conservare i dati per centinaia di anni (oltre 1.000 anni secondo Quinas Tech).
UltraRAM : velocità ed efficienza energetica
UltraRAM utilizza la potenza della meccanica quantistica per ottenere una programmazione/cancellazione a bassissima energia a velocità simili alla DRAM.
L’applicazione di una piccola tensione di controllo del gate di 2,5 V sblocca il TBRT; questo consente agli elettroni di fluire nel gate fluttuante, programmando la cella di memoria. Il flusso di elettroni avviene mediante tunneling risonante quantomeccanico, che è estremamente veloce.
La rimozione della tensione di gate blocca il TBRT, intrappolando gli elettroni. Applicando una tensione di controllo del gate di 2,5 V con polarità opposta, il TBRT si sblocca nuovamente; gli elettroni fluiscono nella direzione opposta, cancellando la cella di memoria.
La combinazione di basse tensioni di programmazione/cancellazione, brevi durate degli impulsi e la capacità intrinsecamente bassa della cella di memoria consente a UltraRAM di raggiungere velocità simili alla DRAM ; ma con un’energia di commutazione per unità di area inferiore a qualsiasi altra tecnologia di memoria.
Lettura non distruttiva e alta durata
Lo stato logico della memoria viene letto misurando la conduttanza di un canale sottostante. La conduttanza del canale dipende dallo stato logico della memoria; se sono presenti elettroni nel gate fluttuante (stato logico 0), essi respingono gli elettroni nel canale e la conduttanza è bassa; se il gate fluttuante è vuoto (stato logico 1), la conduttanza del canale è alta.
Questo metodo di lettura è non distruttivo; il che significa che, a differenza della DRAM, lo stato logico della memoria viene preservato dopo la lettura e non deve essere riscritto. Ciò riduce notevolmente la complessità e il consumo energetico dei chip di memoria UltraRAM. Inoltre, UltraRAM offre una durata eccezionale; oltre 10 milioni di cicli di riscrittura.
Finanziamento di 1,1 milioni di sterline
Quinas Technology ha ricevuto un finanziamento di 1,1 milioni di sterline da Innovate UK; un ambizioso progetto volto a portare UltraRAM verso la produzione di massa. La maggior parte dei fondi sarà spesa presso IQE; un’azienda globale di semiconduttori con sede a Cardiff, che aumenterà la produzione di strati di semiconduttori composti dall’Università di Lancaster a un processo industriale.
Si stima che il mercato globale dei chip di memoria varrà circa 320 miliardi di dollari entro il 2030; attualmente il Regno Unito non ha alcuna partecipazione in esso. Un’enorme opportunità economica per il paese.
UltraRAM : conclusioni
UltraRAM è una tecnologia di memoria che combina i vantaggi delle memorie non volatili e volatili, offrendo velocità, efficienza energetica, durata e non volatilità senza precedenti. Con il recente finanziamento e la collaborazione con IQE, Quinas Technology è sulla buona strada per portare UltraRAM alla produzione di massa; si aprono nuove opportunità per l’industria dei semiconduttori nel Regno Unito e oltre.
Mentre il progetto procede, l’Università di Lancaster continuerà a lavorare sul ridimensionamento di UltraRAM. Una volta che i dispositivi saranno abbastanza piccoli e gli array abbastanza grandi, la fase successiva sarà dimostrare la fabbricazione su un wafer completo da 8″; quindi tradurre il processo in uno industriale, adatto per una fonderia di semiconduttori.
Sebbene non sia chiaro quanto questa nuova memoria sia simile ad una DRAM, UltraRAM potrebbe rivoluzionare il panorama delle memorie; nuove possibilità per l’informatica ad alte prestazioni e basso consumo energetico. Vedremo con il tempo come questa tecnologia si evolverà e l’impatto che avrà sull’industria.
