HP: passi avanti nella progettazione dei memristori

I ricercatori di Hewlett-Packard sono pronti ad illustrare i passi avanti compiuti nella ricerca e progettazione di una nuova classe di dispositivi di switch che saranno in grado di rimpiazzare i normali transistor via via che le dimensioni si ridurranno sempre più avvicinandosi alle proporzioni atomiche.

Si tratta dei memristori, un elemento fondamentale dell'elettronica che è stato teorizzato fin dal 1971 da Leon O. Chua, ingegnere elettrico presso la Berkeley University, e per il quale solamente nel 2008, grazie al progresso della scienza, è stato possibile realizzarne un modello matemartico e fisico. Andiamo ad accennare brevemente cosa sia un memristore, rimandando i lettori all'articolo di approfondimento che abbiamo pubblicato su Hardware Upgrade in occasione di questa importante scoperta scientifica.

Come detto, nel 1971 il professor Chua, teorizzò un elemento elettronico capace mettere in correlazione funzionale il flusso magnetico e la carica elettrica ai due elettrodi dell'elemento stesso. Da allora sono stati necessari quasi 40 anni prima di poter realizzare un modello di memristore, la cui caratteristica fondamentale è la variazione della sua resistenza in dipendenza dalla direzione della corrente che fluisce nel memristore. Dal momento che, a differenza di un resistore, la sua resistenza non è costante ma dipendente dalla corrente che lo ha attraversato, il valore di "memristance" può essere considerato dipendente dallo "storico della carica" che ha attraversato il dispositivo.

Semplificando la trattazione, i memoristor sono elementi più semplici dei normali transistor, hanno la capacità di conservare l'informazione anche in assenza di corrente e possono essere impiegati sia per la processazione, sia per lo stoccaggio dei dati.

Stan Williams, fisico per HP Research Lab, ha spiegato che nel corso di due anni, dalla scoperta del memristore ad oggi, è stato possibile incrementare la velocità di switching del memristore sino a renderla confrontabile a quella dei convenzionali transistor in silicio. I test di laboratorio hanno così dimostrato che è possibile condurre, in maniera affidabile, centinaia di migliaia di operazioni di lettura e scrittura. In altri termini, è ora aperta la strada per progettare e costruire dispositivi che si pongano come alternativi alle attuali memorie flash basate sui transistor. "Pensiamo di poter produrre soluzioni migliori [delle memorie flash] nell'arco di tre anni. Questa tecnologia ha davanti a se' enormi margini di scalabilità ed è veramente un elemento di grande importanza" ha aggiunto Williams. La tecnologia dei memristori consentirebbe, almeno teoricamente, di realizzare soluzioni con una densità di storage di 20GB per centimetro quadro che, secondo i ricercatori di HP, rappresenta un incremento doppio rispetto a quanto sarà in grado di dimostrare la memoria flash nello stesso arco di tempo.

L'industria dei semiconduttori si sta ormai avvicinando sempre più ai limiti fisici della riduzione delle dimensioni dei dispositivi che rappresentano l'unità di informazione (0 e 1, on e off) ed è pertanto necessario trovare strade alternative per consentire l'avanzamento del progresso tecnologico. Attualmente, nelle tecnologie di transistor più avanzate, si ha a che fare con dimensioni nell'ordine dei 30-40 nanometri (quando, a titolo di confronto, un virus biologico ha dimensioni di circa 100 nanometri) e vi sono piani di sviluppo fino a 28 e 22 nanometri. Il professor Williams ha dichiarato che HP è stata capace di realizzare memristori operativi delle dimensioni di 3 nanometri, capaci di cambiare stato (da on a off) in un nanosecondo.