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Almacenamiento de terabytes para teléfonos móviles
Un nuevo tipo de tecnología de memoria podría dar lugar a unidades de memoria USB o tarjetas de memoria para cámaras digitales que almacenan un terabyte de información, más de lo que la mayoría de los discos duros contienen en la actualidad. Los primeros ejemplos de la nueva tecnología, que también podría reducir el consumo de energía en más de un 99 por ciento, podrían estar en el mercado en 18 meses.
Pequeños pedazos: Los cables de cobre del tamaño de un virus, como los que se muestran aquí, podrían ser la clave para un nuevo tipo de chip de memoria.
Es una tecnología radicalmente nueva, dice Michael Kozicki, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad Estatal de Arizona, cuyo grupo es uno de los varios que trabajan en una versión de la nueva memoria. Si realmente funciona tan bien como todo el mundo piensa que podría, realmente podría revolucionar la industria de la memoria y el almacenamiento.
El nuevo tipo de memoria, llamada memoria de celda de metalización programable (PMC), o memoria nanoiónica, se ha estado desarrollando en la Universidad Estatal de Arizona y en empresas como Sony e IBM. Es parte de una nueva generación de tecnologías experimentales que buscan reemplazar los discos duros, la memoria flash no volátil utilizada en la electrónica portátil y la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) en las computadoras personales. Los primeros prototipos de memoria iónica eran demasiado lentos para su uso práctico. Pero recientemente, los investigadores han demostrado que los materiales estructurados a nanoescala podrían producir dispositivos de memoria iónica que son mucho más rápidos. La memoria nanoiónica es significativamente más rápida que la memoria flash, y la velocidad de algunas células experimentales ha rivalizado con la de la DRAM, que es órdenes de magnitud más rápida que la flash.
La memoria también podría resultar fácil de hacer. Recientemente, el grupo de Arizona publicó un trabajo que demuestra que la memoria nano-iónica se puede fabricar a partir de materiales que se usan convencionalmente en chips y microprocesadores de memoria de computadora. Eso podría facilitar la integración con las tecnologías existentes y significaría menos reequipamiento en las fábricas, lo que atraería a los fabricantes.
Otra razón por la que la memoria iónica es atractiva es que utiliza voltajes extremadamente bajos, por lo que podría consumir tan solo una milésima parte de la energía que la memoria flash. En teoría, también podría lograr densidades de almacenamiento mucho más altas (bits de información por unidad de superficie) que las tecnologías actuales.
Estas atracciones son en gran parte el resultado de un nuevo mecanismo de almacenamiento de información. La memoria flash almacena bits de información como carga eléctrica, pero cuanto más pequeñas son las celdas de memoria que contienen los bits, menos carga pueden contener y menos confiables se vuelven. La nueva memoria almacena información reordenando los átomos para formar células de memoria estables y potencialmente extremadamente pequeñas. Es más, cada celda podría almacenar varios bits de información y las celdas se pueden colocar una encima de la otra, aumentando la densidad de almacenamiento de la memoria hasta el punto de que podría rivalizar con la de la forma más densa de memoria actual: los discos duros.
Cada celda de memoria consta de un electrolito sólido intercalado entre dos electrodos metálicos. El electrolito es un material similar al vidrio que contiene iones metálicos. Normalmente, el electrolito resiste el flujo de electrones. Pero cuando se aplica un voltaje a los electrodos, los electrones se unen a los iones metálicos, formando átomos metálicos que se agrupan. Estos átomos forman un filamento del tamaño de un virus que une los electrodos, proporcionando un camino a lo largo del cual puede fluir la corriente eléctrica. Invertir el voltaje hace que el cable se disuelva, dice Kozicki. El estado altamente resistivo del electrolito y el otro estado de baja resistencia se pueden usar para representar ceros y unos. Debido a que el filamento de metal permanece en su lugar hasta que se borra, la memoria nanoiónica no es volátil, lo que significa que no requiere energía para retener información, solo para leerla o escribirla.
Sin embargo, una memoria USB que almacena un terabyte de información tendría que aprovechar otras dos características de la memoria nanoiónica, dice Kozicki. Primero, tendría que almacenar más de un bit de información por celda de memoria. Una vez que se forma el cable dentro de la celda, es posible aplicar un voltaje nuevamente, lo que hace que se formen más átomos, engrosando el cable y disminuyendo aún más la resistencia. Las sacudidas sucesivas engrosarán aún más el cable, y los diferentes estados de resistencia podrían usarse para almacenar múltiples bits de información por cable.
Es más, este tipo de memoria se puede apilar en capas, ya que no es necesario que cada celda esté en contacto con una capa base de silicio, como es el caso de algunos otros tipos de memoria. La combinación de varios bits por celda con varias capas podría hacer posible formar una memoria extraordinariamente densa, dice Kozicki.
William Gallagher, gerente senior de investigación exploratoria de memoria no volátil en IBM Research, dice que la memoria nanoiónica es una de varias tecnologías de memoria prometedoras de próxima generación. Estos incluyen MRAM, que almacena información mediante campos magnéticos, y la memoria de cambio de fase, que almacena información de forma similar a la que se utiliza para almacenar bits en DVD. Gallagher dice que los competidores de la memoria iónica tienen una ventaja. Los chips MRAM ya se venden para algunas aplicaciones especiales, como dispositivos que estarán expuestos a entornos hostiles. Pero MRAM también puede resultar mejor para aplicaciones de memoria de alta velocidad que como reemplazo de flash, por lo que es posible que no compita directamente con la memoria nanoiónica. Samsung, sin embargo, podría vender una memoria flash de reemplazo basada en el cambio de fase dentro de un año.
Aún así, la memoria nano-iónica no se queda atrás. Algunas empresas han obtenido la licencia de la tecnología de memoria nano iónica desarrollada en la Universidad Estatal de Arizona. Estos incluyen Qimonda, con sede en Alemania; Micron Technologies, con sede en Boise, ID; y una puesta en marcha en modo sigiloso del Área de la Bahía. La startup está en camino de producir sus primeros dispositivos de memoria, que según Kozicki podrían estar disponibles en 18 meses. Sin embargo, estos primeros chips no rivalizarán con los discos duros en densidad de memoria, dice.
No obstante, la nueva tecnología podría tener dificultades para lograr una amplia adopción. La memoria de tipo flash continúa mejorando y es posible que lo haga en algunas generaciones más de productos. Además, los mejores prototipos de memoria nano iónica se han fabricado con materiales que no se utilizan en microchips convencionales, por lo que la fabricación podría resultar costosa, al menos inicialmente. El grupo de Kozicki demostró recientemente que la memoria iónica se puede construir a partir de una combinación de dióxido de silicio y materiales de cobre que son compatibles con la fabricación convencional. Pero estos materiales no funcionan tan bien, lo que podría hacerlos menos atractivos que otras alternativas como la memoria de cambio de fase. Para que el nuevo tipo de memoria tenga éxito, puede ser necesario convencer a los fabricantes de que cambien a nuevos materiales.