Memoria no volátil

Innovaciones en memoria no volátil con latencia baja impulsadas por la investigación de dispositivos y materiales de vanguardia

Actualmente, se utilizan dos tecnologías distintas como memoria a la que accede la CPU: SRAM y DRAM. Ambas son volátiles, lo que significa que los datos almacenados se perderán cuando haya una avería eléctrica o se apague. Se está investigando y desarrollando un nuevo tipo de memoria (memoria persistente o memoria de clase de almacenamiento, SCM) que no es volátil, es decir, que los datos no desaparecen cuando hay una avería eléctrica.

Memoria de clase de almacenamiento

La latencia de la celda de memoria es una medida del tiempo que tardan los datos que solicita la CPU en devolverse a la misma. La latencia varía según la aplicación o el caso de uso, así como la arquitectura del procesador y la memoria. En general, DRAM tiene una latencia en el rango de 15 a 100 nanosegundos, mientras que NAND tiene latencias en el rango de 80 a 120 microsegundos. La brecha entre las latencias es el objetivo de la "memoria de clase de almacenamiento" (SCM).

Algunos diseños de SCM o memoria no volátil con latencia baja pueden competir con DRAM: un tipo es MRAM (memoria de acceso aleatorio magnetorresistiva). Otras tecnologías tienen latencia entre DRAM y SSD, como PCM (memoria de cambio de fase) o ReRAM (memoria de acceso aleatorio resistiva). La bibliografía describe otras tecnologías y diseños de celdas de memoria, con celdas nuevas y novedosas, que se están investigando en varias universidades y laboratorios de todo el mundo.

Esfuerzos de Western Digital en memoria no volátil

El grupo de NVM del equipo de investigación de Western Digital se encarga de evaluar todos los candidatos a diseños de celdas de memoria de NVM.  

La celda de memoria no solo debe contener datos, sino que también debe retener dichos datos durante un tiempo comercialmente aceptable. La velocidad de la celda debe ajustarse a la latencia objetivo para SCM y la vida útil de la celda debe cumplir con los requisitos para SCM. La celda debe poder fabricarse con el equipo de producción de silicio actual, y la tecnología debe ser escalable a nodos cada vez más pequeños para poder competir en el mercado de almacenamiento de datos.  

Para alcanzar esta misión, el equipo de NVM tiene que investigar materiales existentes y nuevos, fabricar celdas de memoria y, posteriormente, probar dichas celdas y caracterizarlas frente a la especificación de referencia para una celda SCM NVM.  

Las prometedoras tecnologías de celdas de memoria deben optimizarse; ninguna celda cumplirá con la especificación completa en el primer análisis, sino que es necesario optimizar las celdas prometedoras (materiales, procesos de fabricación, etc.). Además, se debe investigar el cambio de tamaño en las propiedades de la celda para determinar si la tecnología es escalable.  

Una vez identificada una celda de memoria adecuada, el equipo de investigación de NVM colabora con otros equipos dentro de Western Digital para investigar qué se necesitaría a fin de producir la tecnología y utilizarla para fabricar un producto. Esto requiere esfuerzos que van desde la integración en un sistema operativo hasta la construcción de una fábrica para producir la nueva tecnología.

Laboratorio de nanoescala de Western Digital

Para lograr estos objetivos, el departamento de Investigación ha construido el laboratorio de nanoescala, único en la industria del almacenamiento y memoria.

El laboratorio cuenta con un conjunto de herramientas de depósito de capa fina, herramientas de creación de patrones, equipos de caracterización y capacidades de modelado para fabricar, estudiar y desarrollar nuevos materiales para dispositivos de nanoescala.

Posteriormente, estos materiales se modelan y superponen con otros materiales para producir dispositivos de nanoescala y circuitos de prueba, todo en el mismo laboratorio. Las pruebas en otro conjunto de herramientas de caracterización eléctrica completan el ciclo de desarrollo de materiales, diseño de dispositivos, fabricación y pruebas.

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