CeRAM, nasce da una costola di ARM la memoria del futuro?

Nelle scorse ore ARM ha annunciato la nascita di Cerfe Labs, azienda indipendente che sta sviluppando nuovi tipi di memorie non volatili (capaci di conservare i dati in assenza di energia) basate su materiali CeRAM (Correlated-Electron RAM) e FeFET (ferroelectric transistor).

Il progettista britannico indirizzerà in Cerfe Labs tutti i dipendenti già coinvolti nel progetto e la nuova nata assumerà la titolarità del progetto di sviluppo congiunto che ARM aveva siglato con Symetrix Corporation, azienda guidata dal Prof. Carlos Paz de Araújo della University of Colorado, il vero inventore dalla CeRAM. ARM trasferirà inoltre tutte le proprietà intellettuali legate alla CeRAM (oltre 150 famiglie di brevetti) a Cerfe Labs.

Quest'ultima, secondo una nota, "si concentrerà inizialmente nella produzione di prototipi degni di nota che saranno concessi in licenza ai partner con l'obiettivo di accelerare i tempi di approdo di questi nuovi materiali non volatili nei sistemi".

Secondo Simon Segars, CEO di ARM, "negli ultimi cinque il team di ricerca ha fatto grandi progressi nell'avanzamento della tecnologia CeRAM. Mentre ARM si concentra sul proprio business principale dei semiconduttori, mettiamo il team di Cerfe Labs in una posizione più agile per avere successo nel proprio lavoro e portare questa tecnologia dirompente sul mercato".

La nuova società avrà sede ad Austin e sarà guidata da Eric Hennenhoefer e Greg Yeric, due veterani di ARM Research. Hennenhoefer sarà CEO di Cerfe Labs e Yeric prenderà il ruolo di CTO (direttore tecnologico). ARM manterrà una quota di minoranza in Cerfe Labs e Jason Zajac, Chief Strategy Officer di ARM, entrerà a far parte del consiglio di amministrazione.

CeRAM, di che cosa si tratta?

Secondo Hennenhoefer la CeRAM "è la memoria non volatile più promettente dell'industria con caratteristiche che non si trovano in nessun'altra tecnologia di memoria oggi". È così promettente che se ne è interessata persino la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) statunitense, e il lavoro svolto proprio all'interno del programma ERI FRANC dell'agenzia ha portato a individuare nuovi materiali per le CeRAM e studiarne le capacità di funzionamento multi-level cell (MLC).

Le CeRAM si basano sulle transizioni di stato metallo-isolante e isolante-metallo (dette transizioni Mott) in ossidi metalli di transizione come l'ossido di nickel. Tali transizioni possono essere innescate applicando una tensione e una determinata densità di corrente. Secondo quanto spiegato dalla Cerfe Labs, gli switch "Correlated Electron" (Ce) funzionano mediante forti interazioni orbitali degli elettroni, ciò significa che non richiedono un processo per creare un percorso di conduzione, a differenza di altri tipi di ReRAM.

I vantaggi delle CeRAM sono diversi e non sembrano esserci apparentemente compromessi. Il primo è che si tratta di una memoria basso costo, in quanto è richiesto un singolo passaggio della deposizione del materiale in fase produttiva. La CeRAM può essere realizzata anche con altre tecniche più precise, come la deposizione chimica da vapore o la deposizione di strati atomici, con la possibilità di scalare sotto il nanometro. La CeRAM è inoltre molto veloce, con test che hanno dimostrato uno switching sotto i 2 nanosecondi, anche se la maggior parte dei materiali "Ce" commuta in meno di 100 femtosecondi.

Un'altra caratteristica è che può funzionare "fino a temperature criogeniche", oltre a mantenere lo stato a temperature superiori rispetto ad altre tecnologie. Non ci sono quindi vincoli in termini di temperature, ma cosa più importante in un normale intervallo operativo commerciale la resistenza delle CeRAM non cambia.

La memoria funziona con una tensione inferiore a 0,6V e bassa corrente, inoltre può essere realizzata con molti materiali nativamente compatibili con la produzione CMOS, quindi non richiede alte temperature o nuove tecniche di produzione. Altre peculiarità sono la resistenza regolabile per adattarsi a qualsiasi processo produttivo, l'immunità a un'ampia varietà di disturbi e l'affidabilità, in quanto non si innesca alcun meccanismo di usura che invece conosciamo in altre memorie non volatili, come le NAND usate negli SSD.

Si tratta di una memoria con un grande potenziale per applicazioni future: ad esempio potrebbe rimpiazzare la SRAM nei circuiti logici, influenzando anche l'architettura dei processori. Potrebbe inoltre essere usata per svolgere essa stessa dei calcoli, come nel caso di architetture neuromorfiche che si ispirano al cervello umano. Quando debutterà commercialmente? Difficile dirlo, ma Certe Labs afferma che nei prossimi 12-18 mesi lavorerà su prototipi sempre più avanzati per progredire nello sviluppo.