Em 2013, a fabricante Crossbar anunciou a produção do primeiro ReRAM chips, também conhecidos como RRAM ou resistivos RAM, com o qual eles prometeram um desempenho até 100 vezes maior do que a memória RAM tradicional da época. Neste artigo, vamos dizer o que é ReRAM, como funciona em relação à memória tradicional que todos nós usamos agora e o que aconteceu com ela para que se tornasse estagnada.
Como você bem sabe, o fato de a tecnologia atual estar evoluindo e melhorando sua eficiência e desempenho não significa que não estejam sendo exploradas alternativas que possam mudar completamente o hardware como o conhecemos. Uma dessas alternativas é a memória resistiva, que reúne as vantagens das memórias NAND e DRAM em um único produto, oferecendo notáveis melhorias de desempenho, mas que, por algum motivo, ainda não chegou ao mercado.
O que é ReRAM, RRAM ou memória resistiva?
A memória ReRAM é um tipo de memória não volátil (e esta é uma das diferenças em relação à RAM usual, que é volátil e isso significa que quando para de receber energia, os dados nela contidos são perdidos) que combina, como já dissemos, as vantagens das memórias DRAM e NAND em um único produto. É composto por três camadas: uma superior (eletrodo metálico), uma inferior (eletrodo não metálico) e uma central que atua como se fosse uma chave que determina o bit que está sendo armazenado (uns e zeros, sendo 1 conectado e 0 não conectado).
RRAM funciona alterando a resistência usando um material dielétrico de estado sólido também conhecido como memristance, de maneira semelhante à memória CBRAM (Conductive Bridge RAM) e PCM (Phase Change Memory).
ReRAM funciona de maneira diferente de como a memória NAND ou RAM funciona. Ao contrário da memória NAND, esta tecnologia não usa transistores para armazenar carga, mas em vez disso, usa um design em camadas para armazenar os dados. Uma célula RRAM tem três camadas com um dielétrico no meio que determina se a célula está armazenando um zero ou um.
A camada superior tem um eletrodo metálico, enquanto a camada inferior tem um eletrodo não metálico, de modo que a camada superior é capaz de ceder íons metálicos para a camada inferior criando um filamento condutor entre os dois eletrodos quando o dielétrico permite, e é assim que muda de estado entre um valor de armazenamento de dados e outro.
Este tipo de memória simplifica muito a complexidade do controlador, por isso também é muito mais barato de fabricar utilizando materiais muito comuns, não sendo composta por transistores (o que por sua vez simplifica seu design) e tendo um consumo menor (até 20 vezes menor que NAND), com maior longevidade (10 vezes mais que NAND) e também com possibilidade de empilhamento para aumentar muito a densidade.
Além disso, uma das principais vantagens do design desta tecnologia é que o nível de tensão exigido é inferior ao de outras tecnologias, reduzindo assim o consumo e tornando-a muito atraente para sistemas de baixo consumo ou potência. A leitura da memória é resistiva como o nome sugere, o que também simplifica o circuito de leitura da célula de memória.
Por que essa memória não foi implementada no mercado?
Como vimos, a memória ReRAM parece ter apenas vantagens e nenhuma desvantagem, pois tem melhor desempenho, menor consumo e também é mais barata de fabricar. Dito isso, é inevitável nos perguntarmos o que está acontecendo para que ainda não tenha sido implantado no mercado, e para responder a essa pergunta devemos olhar para trás para conhecer a história de seu desenvolvimento.
Em 2012, a Rambus adquiriu uma empresa RRAM chamada Unity Semiconductor; Panasonic lançou um kit de avaliação no mesmo ano para que os fabricantes pudessem testar seus recursos, mas foi só em 2013 que a Crossbar apresentou o primeiro protótipo em forma de selo capaz de armazenar 1 TB de informação (e lembre-se que isso foi em 2013, quando 1 TB de armazenamento era ultrajante) que começou a ganhar importância e a monopolizar o interesse dos fabricantes. A empresa anunciou que já havia planejado a produção em massa desta memória para 2015.
O problema é que os fabricantes parecem discordar sobre a melhor combinação de materiais para fazer esse tipo de memória. O kit de avaliação inicial da Panasonic usou óxido de tântalo 1T1R (1 transistor - 1 resistor) como arquitetura de célula de memória, enquanto o protótipo Crossbar usou uma estrutura de memória Ag / a-Si-Si que parecia um CBRAM, mas baseada em prata. Desde então, vimos alguns protótipos ReRAM baseados em diferentes materiais elétricos, de perovskitas (PCMO), óxidos de metal de transição (NiO ou TiO2) a calcogenetos de mudança de fase (Ge2Db2Te5).
Por enquanto, a terminologia e a aplicabilidade de um memristor a qualquer dispositivo físico continuam a ser discutidas. Ainda é questionado se os elementos de chaveamento resistivo RRAM são cobertos pela teoria atual de memristores, e a isso deve-se acrescentar que não existem poucas empresas que ainda estão desenvolvendo sua engenharia, portanto, em resumo, nenhuma empresa ainda apresentou um modelo definitivo que pode ser produzido em massa para uso em dispositivos reais.
Embora esta tecnologia seja antecipada como um possível substituição para memória Flash (não RAM), o custo / benefício e o desempenho de produção da ReRAM não foram comprovados para as empresas considerarem fazer uma mudança ou iniciar a produção em massa. Existe uma longa lista de materiais, como já dissemos, que podem ser utilizados para fabricar este tipo de memória, e como a cada pouco há descobertas de novas tecnologias ou materiais para isso, por enquanto eles não concordaram e, por isso ainda não foi fabricado.
