La memoria flash più veloce al mondo è cinese: scrive in soli 400 picosecondi

Un team di ricercatori dell'Università Fudan di Shanghai ha sviluppato PoX (Phase-change Oxide), un dispositivo di memoria flash non volatile capace di scrivere dati in soli 400 picosecondi, equivalenti a circa 25 miliardi di operazioni al secondo. Inoltre, la memoria ha dimostrato una resistenza di oltre 5,5 milioni di cicli di scrittura. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

"È come se il dispositivo potesse funzionare 1 miliardo di volte in un batter d'occhio, mentre una chiavetta USB può funzionare solo 1.000 volte. Il precedente record mondiale per una tecnologia simile era di 2 milioni", ha dichiarato Zhou Peng, ricercatore dello State Key Laboratory of Integrated Chips and Systems della Fudan University.

Le memorie non volatili esistenti, come la memoria flash, conservano i dati anche in assenza di alimentazione e consumano poca energia. Tuttavia, la loro velocità di accesso ai dati è inferiore a quella delle memorie volatili, come la SRAM e la DRAM. Questo ha impedito alla memoria non volatile di trovare spazio in sistemi ad alte prestazioni come quelli dedicati all'intelligenza artificiale.

A differenza delle memorie non volatili, la SRAM e la DRAM perdono i dati quando l'alimentazione viene interrotta, rendendole inadatte a scenari a basso consumo.

Il team di ricerca guidato da Zhou Peng ha cercato di trovare un sorta di "punto di incontro". Al posto del silicio tradizionale, i ricercatori hanno creato un canale di conduzione degli elettroni in grafene di Dirac, un materiale bidimensionale, ovvero con uno spessore di un solo atomo.

Il termine Dirac indica che gli elettroni nel grafene si comportano come fermioni di Dirac, cioè particelle che si muovono come se non avessero massa. Questo porta a una mobilità estremamente alta degli elettroni, cioè possono muoversi molto velocemente nel materiale con pochissima resistenza.

Intervenendo sulla lunghezza gaussiana del canale di memoria, i ricercatori hanno indotto un fenomeno definito "super-iniezione bidimensionale", che consente un flusso praticamente illimitato di cariche verso il layer di memorizzazione. Liu Chunsen, altro membro del team, ha spiegato che, laddove l'iniezione tradizionale ha un limite massimo, la super-iniezione "non ha saturazione", e questo consente alla velocità di scrittura della memoria non volatile di arrivare fino al suo limite teorico.

Con consumi energetici ridotti e performance estreme, PoX potrebbe rappresentare una soluzione ideale nell'eterna ricerca da parte del settore di un compromesso tra velocità e persistenza dei dati. Tuttavia, c'è un però: la capacità del prototipo è di circa 1 kilobyte. Entro 5 anni, il team promette di aumentare la capacità a decine di megabyte, numeri comunque insufficienti per applicazioni su larga scala. Ciononostante, le ambizioni sono alte.

Liu Chunsen, un altro ricercatore, ha dichiarato: "Ora siamo riusciti a realizzare un chip su piccola scala e completamente funzionale. Il prossimo passo consiste nell'integrarlo negli smartphone e nei computer esistenti. In questo modo, quando distribuiremo modelli locali sui nostri telefoni e computer, non incontreremo più i problemi di collo di bottiglia, come il ritardo e il riscaldamento, causati dalla tecnologia di archiviazione esistente".

"Prevediamo che la nostra innovazione tecnologica rimodellerà il panorama globale delle tecnologie di storage, guiderà gli aggiornamenti industriali e promuoverà nuovi scenari applicativi, oltre a fornire anche un solido supporto alla Cina per essere leader nei settori pertinenti", ha dichiarato Zhou Peng.