EO_457

TECH-FOCUS

MEMORY TECHNOLOGY

- ELETTRONICA OGGI 457 - OTTOBRE 2016

implementate come cache a elevata velocità a

fianco delle Flash. Con questo approccio su

uno smartphone si può, per esempio, installa-

re il sistema operativo nella PCM e lasciare l’u-

so della Flash alle applicazioni dell’utente otte-

nendo così una grande memoria a basso costo

per i dati e una piccola memoria altrettanto

non volatile ma ad alta velocità per i coman-

di di sistema. L’idea non è nuova perché già

proposta più volte dai fautori delle memorie ad

accesso rapido magnetoresistive (MRAM) che

legano i bit da memorizzare al campo magne-

tico delle polveri metalliche che costituiscono

le celle. Le MRAM

sono considerate da

molti un’ottima solu-

zione intermedia fra

le Dram e le Flash

tanto nella veloci-

tà quanto nel costo

e il vantaggio della

non volatilità ne fa-

vorirebbe l’utilizzo

proprio per ospitare

il sistema operativo

negli smartphone.

Inoltre, diversi laboratori si sono impegna-

ti nello sviluppo di nuovi materiali ferroma-

gnetici e alla Technische Universiteit di Ein-

dhoven (TU/e) olandese un team capitanato

dall’esperto A. van den Brink ha recentemente

scoperto come accoppiare due nanopolveri

con proprietà antitetiche, ossia una ferroma-

gnetica e una anti-ferromagnetica in modo tale

da stabilizzare la cattura dello spin magneti-

co che costituisce l’informazione binaria da

memorizzare. Grazie a ciò, si ottengono celle

MRAM molto più veloci e ne migliora notevol-

mente anche la densità, ma è difficile dire fino

a che punto siano davvero competitive con le

nuove PCM realizzate all’IBM. Gli scienziati IBM

stanno attualmente sperimentando l’uso delle

memorie PCM per realizzare database non vo-

latili di In-Memory Computing con buona velo-

cità di lettura/scrittura, elevate capienze dati

e, rispetto alle Dram, un costo inferiore.

All’IEEE International MemoryWorkshop, svol-

tosi a metà maggio a Parigi, IBM ha presentato

l’eccezionale risultato ottenuto nei suoi labora-

tori di Zurigo, dove è stata realizzata una me-

moria PCM con 64k celle capaci di contenere

tre bit ciascuna a temperatura ambiente e in

grado di sopportare un milione di cicli di let-

tura/scrittura. Il risultato è importante, perché

permette di ottenere nelle celle PCM una den-

sità di memorizzazione confrontabile con quel-

la delle Dram e questa conquista insieme all’e-

levata velocità di accesso e alla non volatilità

consentono per la prima volta di avere delle

memorie che uniscono i vantaggi delle Dram

e quelli delle Flash. Per riuscirci hanno svilup-

pato le due innovative tecnologie “drift-immu-

ne cell-state metrics” e “drift-tolerant coding

and detection” che

hanno implemen-

tato in un array di

2x1000x800

µm

contenente

2x2

Mcelle di memoria

PCM. In pratica,

sono riusciti a con-

trollare finemen-

te la fase amorfa

delle celle che è

tipicamente sog-

getta a una deriva

resistiva che ne altera la poca conducibilità

inducendola nel tempo a condurre sempre

un po’ di più fino a deteriorarsi. Alcuni anni di

ricerche sulle polveri metalliche calcogenure

hanno permesso agli scienziati IBM di ottenere

una lega con la fase amorfa molto più stabi-

le nel tempo anche al variare delle condizioni

termiche ambientali e ciò ha permesso di im-

plementare più soglie di corrente indipendenti

dalla temperatura e definire schemi di coman-

do e rilevamento dello stato di ciascuna cella,

in grado di accorgersi delle soglie di corren-

te multiple. Così hanno ottenuto le celle PCM

dapprima a due bit e oggi a tre bit.

Fig. 3 – Le nuove MRAM sviluppate al TU/e olandese unendo

nanopolveri ferromagnetiche e anti-ferromagnetiche possono

essere usate negli smartphone per ospitare il sistema operati-

vo lasciando i dati applicativi alle Flash

Fig. 4 – Le nuove celle di memoria PCM a tre bit offrono una tecno-

logia in grado di unire la velocità delle Dram alla densità e al basso

costo delle Flash