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ReRAM, che cosa sono

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ReRAM, che cosa sono FASTWEB S.p.A.
Ben presto le DRAM potrebbero essere pensionate dalle ReRAM
Internet
Promettono di cambiare il mondo dell'informatica e dell'hi-tech grazie alle loro innovative proprietà. DRAM vicine al pensionamento?

Un nuovo tipo di memoria ad accesso casuale (RAM), che, a differenza delle "solite" memorie DRAM (Dynamic Random Access Memory, quelle attualmente usate nei personal computer) non ha bisogno di alimentazione elettrica per mantenere memorizzate le informazioni digitali in essa conservate. È l'ultima evoluzione delle memorie hardware, al momento in fase di test.

Si tratta delle memorie ReRAM (o RRAM o OxRAM, a seconda di quale sigla si voglia scegliere), acronimo di Resistive Random Access Memory, memorie resistive ad accesso casuale. Capaci di immagazzinare dati per 1 terabyte (1.000 gigabyte) in chip grandi come un francobollo, le memorie ReRAM sono non volatili (sono, cioè, capaci di mantenere l'informazione salvata anche in assenza di alimentazione elettrica), non hanno bisogno di essere "avviate" e consumano pochissimo.

Come sono fatte e come funzionano le memorie ReRAM

La capacità di immagazzinare dati e di mantenerli anche in assenza di alimentazione continua è legata alla resistenza di un sottile film di materiale commutabile elettricamente (ovvero un materiale che può assumere diversi stati fisici a seconda dell'eccitazione elettrica cui è sottoposto). Per realizzare pellicole con queste proprietà si utilizzano ossidi che, per mezzo di un'operazione di elettrificazione chiamata forming, vengono portati ad un basso livello di resistenza.

 

Prototipo di memoria ReRAM

 

Concluso il processo di forming ("settato" il film, come detto in gergo tecnico), prende il via la fase di cycling, durante la quale si reimposta ciclicamente il sistema. In questa fase la pellicola viene stimolata da tensioni di diverso valore in maniera ciclica (più alta, più bassa, più alta, più bassa, e così via) in modo che il valore della sua resistenza assuma di volta in volta valori differenti. È grazie a quest'ultimo processo che il materiale diventa in grado di immagazzinare dati: quando, ad esempio, il sistema verrà stimolato con una tensione piuttosto elevata, la resistenza assumerà un valore convenzionalmente definito "1" (o "acceso" o "aperto"); quando invece la tensione che stimola il sistema sarà bassa, la resistenza assumerà di conseguenza un valore definito come "0" (o "spento" o "chiuso"). In entrambi i casi il valore della resistenza, ovvero l'informazione digitale in essa contenuta, rimarrà tale per un tempo indefinito o fino a quando il sistema non sarà interessato da una nuova tensione elettrica che le faccia cambiare stato. È grazie a questa fluttuazione nei valori della tensione e della resistenza che si possono realizzare le celle di memoria della ReRAM.

Le memorie resistive trovano fondamento nel cosiddetto memristore (parola formata dalla fusione dei termini memoria e resistore), quarto elemento fondamentale di un circuito elettrico, la cui esistenza sinora era solamente teorica.

 

Un memristore

 

Il memristore ha la proprietà di "ricordare" lo stato elettronico e di rappresentarlo con stati analogici. A ciò è dovuta la capacità delle ReRAM di "ricordare" indefinitivamente l'informazione digitale loro impressa a prescindere dall'esistenza di una costante tensione elettrica e da qui la caratteristica di non dover essere riavviate ogni volta che si accende la macchina. I vantaggi nel campo informatico sono evidenti: basti pensare che non ci sarebbe più bisogno di dover caricare il sistema operativo ogni volta che si accende il computer ma il dispositivo sarebbe immediatamente pronto a lavorare.

Gli sviluppi futuri

Rispetto alle memorie a cambiamento di fase (PRAM, phase-change random access memory), le ReRAM operano ad una velocità di gran lunga maggiore, mentre rispetto alle memorie magnetoresistive (MRAM, magnetoresistive random access memory) hanno una struttura fisica ancora più semplice e compatta. Queste caratteristiche rendono le memorie resistive ideali per dispositivi come smartphone e tablet. Secondo i primi test condotti in laboratorio, oltre ad essere 20 volte più veloci delle attuali memorie utilizzate nei dispositivi mobili di ultima generazione, consumerebbero anche 20 volte di meno. In questa maniera si risolverebbe uno dei problemi più annosi connessi all'utilizzo intensivo di smartphone e tablet: la durata della batteria, che potrebbe essere estesa anche fino a una settimana.

RAM e CPU in un unico chip

Ricercatori del Nanyang Technological University di Singapore, della RWTH Aachen University e del Forschungszentrum Juelich research center (quest'ultimi due in Germania) hanno sfruttato le capacità e le potenzialità dei chip ReRAM per realizzare un prototipo di chip capace di svolgere le funzionalità sia di processore sia di memoria RAM. Una soluzione che, secondo gli scienziati, dovrebbe permettere di velocizzare il funzionamento dei dispositivi informatici e, allo stesso tempo, abbatterne il consumo energetico.

La vera peculiarità del nuovo chip sviluppato tra Singapore e Germania, però, è un'altra. Il memristore, infatti, conserva e processa le informazioni in modalità analogica e non digitale: i bit binari sono messi da parte a favore di una modalità di archiviazione ed elaborazione più "versatile" e "comprensiva". Il prototipo euroasiatico adotta un sistema ternario, dove ai consueti "0" e "1" si affianca anche il "2": non esattamente un sistema completamente analogico, ma un sostanziale passo in avanti verso questa destinazione.

Se il prototipo realizzato tra Asia ed Europa avrà successo, i vantaggi per i produttori di dispositivi informatici saranno molteplici. Come già detto, sarà possibile velocizzare computer e smartphone, ridurre il consumo energetico e, grazie all'eliminazione di alcune componenti interne (come il bus di comunicazione tra RAM e processore), diminuire ulteriormente le dimensioni di PC e telefonini. Al momento non è ancora dato sapere se e quando questo chip 2-in-1 sarà messo in commercio: i ricercatori, infatti, stanno ancora lavorando sul prototipo, nel tentativo di avvicinarsi sempre di più alla realizzazione di un dispositivo in grado di soppiantare il corrispondente analogico.

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