Rram: l'alternativa que ve a la memòria flash

Ahir, vaig escriure sobre els problemes amb els que s’enfronten els creadors de memòria flash NAND tradicional, el tipus d’emmagatzematge que utilitzem als nostres telèfons intel·ligents, tauletes i SSDs. La memòria flash ha crescut enormement durant l'última dècada. La densitat ha augmentat a mesura que els preus han baixat ràpidament fins al punt que ara és força habitual veure petits quaderns que utilitzen SSD per substituir els discs durs i sistemes empresarials que utilitzen moltíssim flaix. Això no substituirà els discos durs, que són més barats i capaços, però aporta molts avantatges tant en els sistemes d’emmagatzematge empresarial com mòbil. Tanmateix, sembla que el final de l'escala digital de flash NAND s'acaba i, per tant, estem veient molta més activitat al voltant de formes alternatives de memòria.

Per solucionar aquests problemes, els desenvolupadors han estat tractant de crear nous tipus de memòria no volàtil, amb la major atenció a coses com STT-MRAM, memòria de canvi de fase i, sobretot, memòria RAM amb accés aleatori (RRAM o ReRAM). Tot i que hi ha molts tipus diferents de RRAM, la cèl·lula bàsica generalment consisteix en un elèctrode superior i inferior separats per un material espaciador. Quan s'aplica un voltatge positiu, es formen filaments conductors i els fluxos de corrent a través del material; quan s’aplica una tensió negativa, els filaments es trenquen i l’espaiador actua com a aïllant.

RRAM i les altres alternatives sovint es van concebre com a reemplaçaments de flash NAND o de DRAM tradicionals, però al menys inicialment es capta una atenció especial com a "memòria de classe d'emmagatzematge" (SCM) que oferiria una transferència ràpida directament a la CPU (com DRAM) tenen una densitat més elevada (com NAND Flash). La idea és que podríeu accedir a un munt d’emmagatzematge molt ràpidament, en lloc d’una petita quantitat de DRAM molt ràpid i després a una quantitat de flash relativament més lenta (normalment es fa una còpia de seguretat amb discs durs encara més lents però més capaços). La clau per fer aquest treball és aconseguir una petita mida de la cel·la per emmagatzemar els bits de memòria, connectar les cèl·lules juntes i trobar la manera de fabricar-ho a un preu raonable. Per descomptat, caldria tornar a arxivar els sistemes i el programari per aprofitar aquests nivells d'emmagatzematge addicionals.

El concepte ha estat investigant des de fa temps. El 2010, Unity Semiconductor (ara propietat de Rambus) presentava un xip ReRAM de 64Mb. HP fa els últims anys que parla de la seva tecnologia Memristor, una forma de ReRAM, i la companyia va anunciar un pla per treballar amb Hynix Semiconductor per llançar un reemplaçament del flash NAND a l’estiu del 2013. Això òbviament encara no ha passat, però sembla que s'està produint un gran progrés al camp ReRAM.

A la International Solid States Circuits Conference (ISSCC) d’enguany, Toshiba i SanDisk (que són socis en la memòria flash), van mostrar un xip ReRAM de 32 GB, i a la Cimera de Memòria Flash de la setmana passada, diverses empreses van mostrar noves tecnologies girant al seu voltant. Tecnologia RRAM

Una de les més interessants és Crossbar, que utilitza cèl·lules RRAM basades en ions de plata connectades entre si en una disposició de "matriu de travesser" per augmentar la densitat. L’empresa va mostrar un prototip, que inclou la memòria i el controlador d’un sol xip a la cimera, i diu que espera que la tecnologia es comercialitzi l’any vinent, tot i que amb els productes finals no és probable que apareguin fins al 2015. Crossbar diu que el seu RRAM en té 50 temps de latència inferior als flash NAND, i que els discos d’estat sòlid (SSD) basats en aquesta tecnologia no requeriran de la memòria cau DRAM i del nivell de desgast comú als SSD basats en NAND actuals.

Crossbar diu que té mostres de treball fabricades per TSMC i que el seu primer producte comercial serà una memòria incrustada usada en un SoC, però no ha revelat gaires detalls. No obstant això, s'ha informat que l'empresa espera produir un xip d'1Tb que mesura uns 200 mil·límetres quadrats.

SK Hynix, que també treballa en tecnologia, ha parlat dels avantatges del RRAM en oferir una latència inferior i una millor resistència que NAND i com té sentit a la memòria de la classe d’emmagatzematge. Els dispositius RRAM es poden formar amb una matriu de travesser o amb una matriu vertical com 3D NAND, però tots dos tenen reptes. Com a conseqüència, SK Hynix va dir que els primers dispositius RRAM, molt probablement cap al 2015, seran dues o tres vegades més cars que el flash NAND i que s’utilitzaran principalment per a aplicacions de gran rendiment.

Mentrestant, moltes altres empreses treballen a l’espai. Mentre que Toshiba i SanDisk mostraven aquest any un xip de prototip, Sony des de 2011 mostra papers RRAM i treballa amb Micron per desenvolupar un xip de 16 Gb el 2015. Però, fins i tot si la cel·la de memòria i les matrius funcionessin perfectament, encara trigaria molt. desenvolupar els controladors i el firmware per fer-los viables.

Tenint en compte tot el bombo que acompanya les noves tecnologies i la tendència de les grans a escalar més del que la gent creu, és poc probable que els mercats de memòria flash NAND o DRAM desapareixin ben aviat, i no m’estranyaria que RRAM trigués més temps a desenganxa del que pensen els seus patrocinadors. És probable que els productes finals siguin molt diferents dels prototips que es mostren. Però ja comença a semblar que RRAM farà el salt del laboratori al mercat comercial en algun moment dels dos o tres anys següents. Si és així, podria tenir un impacte profund en la manera de dissenyar els sistemes.