フラッシュメモリは、ソリッドステートドライブ（SSD）およびすべての人に馴染みのあるUSBフラッシュドライブで広く使用されているため、依然として主要な種類の不揮発性（電流なしで情報を保存する）メモリです。 しかし、その人気と広範な使用にもかかわらず、特に生産速度が30nmプロセスを下回った場合、フラッシュメモリの速度が低下した場合、この技術は依然として問題を抱えています。 これに加えて、限られた数の書き込み消去サイクルと比較的低い書き込み速度（ミリ秒単位）。 これらすべての制限のため、研究者は上記製品の生産のための効果的なフラッシュメモリの交換を長い間探していました。
現在、 PRAM （相変化RAM）、 FeRAM （強誘電性RAM）、 MRAM （磁気抵抗RAM）、RRAM（抵抗変化RAM）など、シリコンフラッシュメモリを置き換えることができるいくつかの代替設計があります。 しかし、今日まで、さまざまな大学や企業の科学者は、これらの技術を使用したメモリの生産に現在の技術基準をうまく適用できませんでした。モード切り替えメカニズムまたはプラットフォーム自体が「ナノ」レベルで効率と速度を失います。 さらに、これらの開発はどれも、書き込み消去サイクルの増加（フラッシュメモリと比較）、電流のない状態での長期データストレージ、読み取り/書き込みモード間の高速切り替えなど、商業生産で重要な特性を欠いていません。 次世代の不揮発性メモリの開発における主な要件と考えられるのは、これらの指標の定性的および定量的な成長です。
また、楽しみではなく、研究者はこの技術を全体として置き換える予定です。 サムスンと韓国世宗大学の科学者の共同チームが最近、Nature Materials誌に興味深い出版物を発表しました。新しいRRAM生産技術について説明しています（抵抗変化RAMは、セルの電圧を変更して状態を低抵抗（高導電率）から高に変化させる技術です）酸化タンタル（TaO x ）からの抵抗（低導電率））は、テストで既存の技術に比べて大きな利点を示し、ほとんどすべての点で結果を壊しました。
RRAMベースのデバイスは次のように動作します。十分な電圧では、絶縁体（高抵抗状態）として通常の条件下で機能する材料が低抵抗状態に切り替わります。 構造が多層（サンドイッチ）であるマイクロ回路自体は、酸化タンタル（TaO 2-x ）のメイン層の上にあり、その上に薄い酸化物層（Ta 2 O 5-x ）が適用され、プラチナ電極で囲まれた絶縁層として機能します。 MIMB（metal-insulator-base-metal）として知られるこの構成は、構成をMMBM（metal-metal-base-metal）に変更することで高導電性状態に切り替えることができる絶縁体です。 面白いですね。
実際、このようなスイッチングのプロセスの性質はまだ完全には研究されていませんが、この研究の著者は、Ta 2 O 5-x酸化物の層を通って伸びる高導電性フィラメントの敷設は、酸素イオンが十分に高い電圧でそれらに沿って動き始めるという事実につながると考えています酸化還元プロセスの結果。
そのため、絶縁（MIMB）状態では、白金電極と酸化タンタルの間にあるものがショットキーバリアとも呼ばれる金属-半導体遷移を形成し、高導電性（MMBM）状態ではオーム接触を形成します。 それらの間の主な違いは、電流プロファイル（電圧に依存）はオーム接触に対して線形で対称的ですが、ショットキーバリアでは非線形で非対称的であることです。 バリアの存在も有利です。 高いデータストレージ密度を確保するために重要ないくつかのデバイスのアレイを流れる電流を許可しません。
上記の操作の結果、30nmの製造プロセスと50マイクロアンペアの電流（これは代替技術の1つであるPRAMの要件よりも低い）で、現在のフラッシュメモリのパフォーマンスを上回るメモリになります。 10 12 （現在のフラッシュメモリでは、この図は10 4 -10 6の間で変化します）書き込み消去サイクルが10ナノ秒のスイッチング時間で、85℃の温度で10年の保存期間が示されました。 これは、今日一般的なフラッシュメモリと比較して、十分に深刻な進歩です。 さらに、より安定しており、真空中で問題なく機能します。
これはすべて甘すぎて滑らかすぎて真実ではないようです。 ここでは、64ビットの情報を収容できるダイの実験室条件でテストが実行されたことをすぐに言及する価値があります（この用語では、64個のメモリモジュールです）。 RRAMテクノロジを使用して作成されたギガバイトデバイスが市場に登場するまでには、さらに数年が経過します。
半導体業界全体では、大量生産を開始するために、ナノリソグラフィーのプロセスを変更する必要がありますが、この特定のケースでは、抵抗状態を切り替えるメカニズムを完全に理解する必要があります。 しかし、結果として研究者が示したことは印象的です。 RRAMを思い出すと、情報の保存とRAMの作成の両方に適したユニバーサルメモリとして使用できます。
化学式を手伝ってくれてありがとう。
ArsTechnica経由のNature Materials