A indústria dos eletrônicos está em constante evolução. É comum vermos dispositivos cada vez menores e com mais poder de fogo sendo lançados. Mas a evolução também acontece dentro desses dispositivos, com os pequenos componentes que os formam. O problema é que, com o passar do tempo, os cientistas e engenheiros esbarram em limitações físicas desses componentes e, então, algo novo precisa ser pensado para substituir a tecnologia antiga. Afinal, o progresso não pode parar.
Desta vez, a indústria está se mobilizando para criar um novo tipo de memória, a Resistive Random-Access Memory (RRAM), como vem sendo chamada. Essa será uma memória não volátil, ou seja, os dados armazenados não serão apagados quando o computador for reinicializado, por exemplo.
Além disso, a RRAM oferece vantagens capazes de torná-la não apenas a substituta da memória Flash, mas também uma espécie de memória universal, combinando os benefícios da DRAM, a velocidade da SRAM e a não volatilidade da Flash.
Como funciona a RRAM?
Fotografia miscroscópica de um elemento RRAM feito de Óxido de Háfnio (Fonte da imagem: Imec)
Apontada como a candidata mais forte a substituir o modelo atual de memória de acesso randômico (RAM), a RRAM acabou criando uma espécie de corrida entre as empresas interessadas em lançar produtos com essa tecnologia. Por enquanto, as apostas dizem que teremos os primeiros chips de memória RRAM sendo produzidos entre 2012 e 2013.
A principal inovação desse tipo de memória se dá pela forma de armazenamento de dados. A memória RAM guarda os dados por meio de cargas elétricas. Dessa forma, quando a carga é cortada, ou seja, quando o computador é desligado, os dados são perdidos.
A RRAM opera de maneira diferente. A memória tem sido construída com base em materiais cujas resistividades podem ser alteradas para estados de alta e baixa condutividade. É a resistência desses materiais que guarda o estado do bit na memória, e o fato de o estado dessa resistividade não se alterar quando o computador é desligado torna a memória RRAM não volátil.
Ainda não há um consenso sobre qual é o melhor material para ser utilizado na fabricação da RAM resistiva. O Imec, laboratório belga responsável pelo programa de desenvolvimento da RRAM, acredita que a melhor alternativa são óxidos de metal e, no momento, os pesquisadores estão investigando materiais que sejam também compatíveis com o CMOS. Por enquanto, os materiais mais cotados têm sido o óxido de níquel (NiO) e o óxido de háfnio (HfO).
Vantagens da RRAM
As empresas que apostam na RRAM repetem sempre o mesmo discurso: a nova memória será capaz de operar a uma velocidade maior e com um consumo menor de energia. Mas como isso é possível?
Barra de cristal de Háfnio (Fonte da imagem: Wikimedia Commons)
A resposta para a questão da velocidade está no óxido de háfnio. Ao usar o composto como isolante no lugar do dióxido de silício, a pesquisadora Päivi Törmä, da Universidade de Tecnologia de Helsinki, obteve um ganho de velocidade surpreendente. O acesso à memória, que antes demorava alguns milissegundos, passou a ser executado em apenas 100 nanossegundos, aumentando assim a velocidade de leitura e de escrita em até 100 mil vezes.
Comparada com a memória Flash, a RRAM também exige uma voltagem menor para ser usada, ou seja, para ler e gravar dados em seu interior. Graças a isso, a nova memória deve ser uma boa opção para dispositivos com poucos recursos, além de proporcionar maior economia de energia.
Como já abordado anteriormente, uma das grandes capacidades da RRAM é a possibilidade de construção de chips cada vez menores. Enquanto a DRAM e a Memória Flash podem chegar ao limite de 18 nanômetros, a memória à base de óxido de metal pode ultrapassar a barreira dos 16 nanômetros.
A quantas anda o desenvolvimento da RRAM?
Atualmente, existem pelo menos seis empresas interessadas no mercado de RRAM. Entre elas está a Samsung, que declarou recentemente a intenção de começar a fabricação em massa dessas memórias logo no primeiro semestre de 2012.
A HP é outra empresa que tem investido pesado na fabricação da memória do futuro. Inspirada pela teoria do professor Leon O. Chua, da Universidade da Califórnia, a companhia implementou, em 2008, o memristor, que funciona de maneira análoga ao chip de RRAM explicado neste artigo. Entretanto, o material escolhido pela HP foi o dióxido de titânio.
Circuito com 17 memristors capturado por microscópio atômico (Fonte da imagem: IEEE Spectrum)
Na prática, a empresa afirma, por meio de seu blog, que os memristors possibilitarão o desenvolvimento de smartphones e laptops com boot mais rápido e com duração maior da carga da bateria. Também podemos esperar por dispositivos cada vez mais finos e mais potentes. A HP acredita que as primeiras memórias RRAM chegarão ao mercado em meados de 2013.
Outro grande avanço feito pela HP foi constatar que o memristor é capaz não apenas de armazenar dados, mas também de realizar operações lógicas. Isso significa que, no futuro, esse tipo de memória pode acabar substituindo até mesmo os processadores, mantendo armazenamento e processamento no mesmo chip.
Ao romper essa barreira, teríamos dispositivos com ainda mais velocidade e economia de energia. A principal causa é o fato de que os dados teriam que percorrer distâncias menores, pois memória e processador estariam no mesmo chip.
Além disso, os memristors também poderão ser usados em aplicações de inteligência artificial. Engenheiros da Universidade de Michigan, por exemplo, já usaram a tecnologia para construir um computador baseado no cérebro de gatos.
Só nos resta esperar para ver quem ganhará a corrida da memória RAM resistiva.
