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Cosa sono memorie PRAM

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Cosa sono memorie PRAM FASTWEB S.p.A.
Memorie PRAM
Internet
Basate su leghe cristalline di vetri calcogenuri, assicurano 100 milioni di cicli di scrittura e una maggiore stabilità

Memorie per smartphone immortali (o quasi) con velocità di lettura/scrittura più elevate rispetto alle Flash card odierne e un consumo energetico ridotto della metà. Tutto questo grazie alle PRAM (acronimo di Phase-Change RAM, che in italiano si può tradurre con un più semplice "memoria RAM a cambiamento di fase"), tecnologia "datata" (i primi esperimenti risalgono alla metà degli Anni '50) ma che a partire dal 2000 ha conosciuto una sorta di seconda giovinezza.

Sfruttando le peculiarità di questa tecnologia, giganti del calibro di Samsung, IBM e Matronix sono stati in grado di realizzare prototipi destinati, nel medio periodo, a rimpiazzare le memorie Flash all'interno di dispositivi mobili come smartphone, tablet e smartwatch. Queste memorie, infatti, consentono di scrivere dati con una velocità 500 volte superiore rispetto a quella delle tecnologie "rivali" e con consumi dimezzati o quasi.

Cosa sono le memorie a cambiamento di fase

Le PRAM (conosciute anche con gli acronimi di PCM, PCME, PCRAM o RAM calcogenura) sono una tipologia di memoria ad accesso casuale non volatile (i dati restano salvati anche nel caso in cui non siano alimentate elettricamente) che sfrutta le proprietà fisiche dei vetri calcogenuri.

 

Come funziona la memoria PRAM

 

Le celle delle memorie PRAM sono costituite da un materiale cristallino (una lega di germanio e antimonio) che, se adeguatamente sollecitato, cambia di fase (passa da uno stato fisico, quello solido, a un altro, quello liquido) senza però raggiungere la fusione. Il "segreto" delle memorie PRAM sta nel riscaldarle e portare la loro temperatura pochi gradi al di sopra del punto di fusione. La lega cristallina si ammorbidisce e fornisce un ottimo supporto fisico per la scrittura di dati e informazioni.

Le memorie PRAM, però, non sarebbero possibili se non sussistesse un'altra caratteristica chimico-fisica dei cristalli calcogenuri: la velocità con cui la lega riesce a raffreddarsi. Dopo aver superato il punto di fusione e aver scritto le informazioni di memoria, il cristallo ritorna nella fase solida nel giro di poche decine di nanosecondi, conservando così i bit appena scritti anche se dovesse andare via l'alimentazione elettrica.

 

Moduli di memoria a cambiamento di fase

 

PRAM vs. Flash

Se si confrontano le memorie PRAM con le memorie Flash si capisce immediatamente che queste ultime sono destinate a cedere il passo nell'arco di pochi anni. La memoria Flash, attualmente utilizzata negli smartphone e negli altri dispositivi mobili per archiviare informazioni e dati, basa il proprio funzionamento su transistor e porte logiche. In particolare, i dati sono archiviati modulando la carica elettrica presente all'interno delle porte dei transistor MOS (acronimo di Metal-Oxide-Semiconductor, ovvero "transistor metallo-ossido-semiconduttore"). Se la carica è superiore alla tensione di soglia, allora la cella di memoria assumerà il valore convenzionale di "1"; in caso opposto assume il valore convenzionale di "0".

Nelle memorie PRAM, come visto, la scrittura dei dati è affidata alla variazione di fase e alla possibilità di portare i vetri calcogenuri in una condizione di semi-liquefazione. La scrittura dei dati è più veloce rispetto alle memorie Flash di circa quattro ordini di grandezza (nelle memorie a cambiamento di fase si impiegano poche decine di nanosecondi per scrivere una cella, nelle memorie Flash sono necessari invece circa 0,1 millisecondi), mentre la riscrittura non necessita di alcuna operazione di cancellazione (sarà sufficiente riscaldare nuovamente la cella fino al punto di fusione e poi sovrascrivere i dati). Nel caso si voglia cambiare il dato conservato all'interno della singola cella della memoria Flash, infatti, è necessario prima cancellare l'intero blocco di memoria (contenente svariate celle, compresa quella da modificare) e successivamente riscrivere tutte le informazioni (in tutte le celle del blocco "resettato"); nelle PRAM, invece, si può alterare lo stato della singola cella, e lasciare immutato tutto il resto, risparmiando così tempo ed energia.

 

Modulo di memoria a cambiamento di fase

 

Inoltre, nella memoria Flash ogni sovratensione "indotta" per modulare la carica all'interno delle porte logiche finisce con l'usurare il microcircuito in silicio, accorciandone così "l'aspettativa di vita". I chip Flash di ultima generazione possono essere riscritti circa diecimila volte per settore prima di smettere di funzionare. Le memorie PRAM, invece, garantiscono circa 100 milioni di cicli di scrittura, rendendoli così eterni o quasi. La maggior stabilità della struttura cristallina delle memorie a cambiamento di fase, infine, assicura una maggior durevolezza dei dati. Ad esempio, supponendo di tenere la memoria sempre ad una temperatura operativa di 85°C, le informazioni contenute in una cella di memoria PRAM potrebbero rimanere intatte e ancora leggibili per circa 300 anni.

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TAGS: #ram #smartphone #flash

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