私たちは皆、最新の高速RAMモジュールのほとんど唯一の欠点を知っています-長期的なドライブのエネルギーの不安定性は、多くの要望を残しています。 Nature Communicationsで説明されている新しいタイプのメモリのプロトタイプは、速度、摩耗、低消費電力、および不揮発性の両方を兼ね備えています。
新しいタイプのメモリは、ビスマスフェライト、カリフォルニア大学バークレーラマムロティラメシュの材料科学者、ユンリンワンシンガポールのナンヤン工科大学の酸化物材料の専門家に基づいて構築されました。
コンピュータメモリの通常のゼロとビット単位は、2つの分極状態の1つとしてビスマスフェライトで表すことができます。 強誘電性の物理現象により電圧が印加されると、それらの切り替えが可能です。 他の材料に基づいた強誘電体RAMはすでに市場に出回っており、その速度は高速です。 しかし、この技術はビットを読み取るために使用される電気信号によってリセットされるため、普及していないため、データを毎回書き換える必要があります。 長期的には、これは信頼性の低下につながります。
RameshとVanは、ビスマスフェライトの特性の1つを使用して、情報を破壊せずにメモリアレイを読み取る方法を発見しました。 2009年、ラトガース大学の研究者は、この物質が可視スペクトルの光電特性を持っていることを実証しました。 これは、材料が照らされると、電圧が生成されることを意味し、そのサイズも偏光状態に依存します。 この電圧を記録できると同時に、明るい光は材料の偏光状態を変えず、記録された情報をリセットしません。
研究中、金属酸化物上にビスマスフェライト膜を成長させ、その後4つのストリップにエッチングする実験が行われました。 4つの金属ストリップが特定の角度で上に置かれました。 コンタクト領域の16個の正方形領域がメモリセルのように振る舞い、金属と金属酸化物が結論を出しました。 彼らの助けを借りて、細胞は極性化され、その後、それらは光で照らされ、2つの電圧値がゼロと単一で記録されました。
読み取りと書き込みには10ナノ秒未満、書き込みには3ボルトの電圧が必要です。 比較のために：フラッシュメモリに基づく不揮発性RAMには約10万倍の時間が必要で、記録には15ボルトが必要です。
この効果を調査したSan Wook Chunは、結果を2009年の発見の最初の実用化と呼びました。 ただし、セミコンダクターリサーチコーポレーション（ノースカロライナ州）の材料科学者であるビクタージルノフは、実際の使用および少なくともある程度の競争力の前に技術が大幅に最小化されると考えています。 最新のフラッシュメモリは22 nmのプロセステクノロジを使用しており、プロトタイプの太陽光発電メモリの幅は10マイクロメートルです。
Rameshは、サイズに匹敵する他のタイプのメモリセルの削減に根本的な障害はないと考えていますが、技術的な困難は可能です。 また、メモリモジュール全体だけでなく、その一部のみを照らすために、小型の光ファイバーを開発する必要があります。
Nature.comの資料に基づきます。
不揮発性メモリに関する調査レポート （英語、2013年）。
ビスマスフェライトの光電特性の研究に関する報告書 （英語、2009年）。