La memoria resistiva de acceso aleatorio ( RRAM , ReRAM , memoria resistiva de acceso aleatorio ) es una memoria no volátil que está siendo desarrollada por varias empresas. Ya existen versiones propietarias de ReRAM [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] . La tecnología tiene algunas similitudes con CBRAM y PRAM .
En febrero de 2012 , Rambus compró (absorbió) Unity Semiconductor de ReRAM por 35 millones de dólares.[ significado del hecho? ] [8] .
La idea básica es que los dieléctricos, que normalmente tienen una resistencia muy alta, pueden formar filamentos conductores de baja resistencia dentro de sí mismos tras la aplicación de un voltaje suficientemente alto y, en efecto, cambiar de un dieléctrico a un conductor. Estos filamentos conductores pueden estar formados por varios mecanismos. Al aplicar niveles adecuados de voltaje, los filamentos conductores pueden destruirse (y el material vuelve a ser dieléctrico) o volver a formarse (y el material vuelve a ser conductor) [9] .
Hay varios efectos de cambio de estado. El primero de estos requiere una polaridad de voltaje para operaciones de conmutación de resistencia baja a alta (operación de reinicio de bit) y la polaridad opuesta para operaciones de conmutación de resistencia alta a baja (operación de establecimiento de bit). Estos efectos se denominan efectos de conmutación bipolares. Por el contrario, también hay efectos de conmutación unipolares en los que ambas operaciones (tanto el restablecimiento como el establecimiento de bits) requieren la misma polaridad pero diferentes voltajes.
Otro método de clasificación es por el tipo de sitio conductor. Algunos efectos, cuando se activan, forman varios filamentos delgados, y solo algunos de ellos están en estado conductor. Otros efectos de conmutación forman zonas homogéneas (uniformes) en lugar de filamentos. Además, en ambos casos, las regiones de conducción pueden formarse a lo largo de toda la distancia entre los electrodos y concentrarse cerca del electrodo [10] .
Es decir, el material es esencialmente una resistencia fija controlada con dos o más niveles de resistencia conmutables. La información se lee aplicando un voltaje bajo a un extremo de la resistencia y midiendo el nivel de voltaje en el otro extremo. En el caso de dos niveles de resistencia, la resistencia se puede considerar como un puente controlado: con un 1 lógico en la entrada, la salida es 1 (voltaje suficiente para ser reconocido como una unidad lógica, por ejemplo, más de 3 voltios ) o 0 (voltaje insuficiente para ser reconocido como una unidad lógica, por ejemplo, menos de 2,5 voltios).
Las celdas de memoria se pueden conectar a las líneas de datos en el chip de tres maneras: directamente, a través de diodos ya través de transistores.
Las celdas de memoria se ensamblan en una matriz clásica con filas y columnas (y capas, para la memoria multicapa), mientras que cada celda específica se controla aplicando voltaje a una columna específica y una fila específica, en el punto de intersección en el que se encuentra la celda objetivo. Dado que no todas las celdas tienen la máxima resistencia (algunas de ellas son conductivas conmutadas, otras no, esto es memoria), esta configuración está sujeta a grandes corrientes de fuga que fluyen a través de celdas adyacentes (no seleccionadas) que están en un estado conductivo, lo que hace que Es muy difícil estimar la resistencia de la celda seleccionada, por lo que la velocidad de lectura será relativamente baja. Se pueden agregar selectores adicionales para mejorar la situación, pero requieren voltaje y potencia adicionales. Por ejemplo, los diodos en serie con las celdas pueden minimizar significativamente las corrientes de fuga aumentando varias veces la compensación de las rutas de fuga parásitas en relación con el objetivo (por ejemplo, la polarización directa de un diodo de silicio es de 0,6 voltios y la compensación de la más corta). El camino perdido en las matrices bidimensionales y tridimensionales consta de tres diodos de este tipo y será de 1,8 V. Si el voltaje de lectura se establece en el rango de 0,8 a 1,5 V, la celda se leerá con éxito y sin interferencias), y los diodos se pueden construir en la base de la celda de memoria (una celda hecha de silicio, conectada a las líneas metálicas de filas y columnas, se puede crear un diodo en la unión de metal y silicio) sin ocupar espacio adicional en el cristal. Al final, cada celda puede equiparse con un transistor (idealmente MOSFET ), que elimina por completo las corrientes de fuga parásitas, lo que le permite seleccionar fácil y rápidamente una celda específica y leer su estado sin interferencias, lo que solo aumentará la velocidad de lectura de la memoria. , pero los transistores requerirán espacio adicional en el cristal y líneas de control adicionales.
Para la memoria de acceso aleatorio con una topología de matriz, los transistores son preferibles, pero los diodos pueden abrir el camino para apilar varias capas de memoria una encima de la otra, lo que le permitirá obtener un empaque tridimensional ultradenso de muchas capas (con una dirección como x, y, z), y los correspondientes módulos de memoria de gran capacidad que son ideales para dispositivos de almacenamiento. El mecanismo de conmutación (selector de filas, columnas y capas) puede ser multidimensional y multicanal, y trabajar con varias capas de forma simultánea e independiente.
Empleados de la Universidad de California en Riverside (EE. UU.) propusieron en 2013 utilizar nanoislas de óxido de zinc autoensambladas como selector en lugar de diodos [11] [12] .
Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú están desarrollando tecnologías para crear matrices ReRAM multicapa (similares a 3D NAND) [13] .