Chineses desenvolvem memória flash ‘superluminal’ — 100.000 vezes mais rápida que o cache convencional

Um artigo foi publicado na revista Nature no qual cientistas da Universidade Fudan relataram o desenvolvimento da memória flash mais rápida da história. O protótipo opera a 400 picossegundos para escrita e leitura. A nova memória recebeu o nome poético de “Amanhecer” (Poxiao). O protótipo tem uma capacidade modesta. A conquista de volumes começará na próxima etapa de desenvolvimento.

Fonte da imagem: natureza

Cientistas da China vêm desenvolvendo um novo tipo de memória desde 2015. Em 2021, eles propuseram um modelo teórico básico e, em 2024, desenvolveram um dispositivo de memória flash ultrarrápido com um comprimento de canal de 8 nm, que excedeu o limite de tamanho físico da memória flash baseada em silício, que era de cerca de 15 nm. Mas o tamanho não é o principal. O principal é a velocidade operacional inimaginável da nova célula não volátil, que acabou sendo 100.000 vezes maior que a velocidade da célula SRAM.

Cientistas notaram que a memória clássica baseada no controle de um canal de transistor por um campo eletromagnético tem limitações fundamentais para aumentar a velocidade de escrita e leitura. Os elétrons precisam ser “acelerados” para serem forçados a entrar ou sair da célula de memória. Materiais semicondutores tradicionais e o efeito de um campo sobre os elétrons tornam tudo isso lento para os padrões modernos. De modo geral, pouca coisa mudou desde a invenção do transistor de efeito de campo há cerca de 60 anos. Para acelerar, você literalmente precisa de uma física diferente.

Cientistas chineses propuseram usar grafeno ou um semicondutor condicionalmente bidimensional, o disseleneto de tungstênio (WSe₂), como um canal. Ambos os materiais se comportam de maneira semelhante, embora tenham diferenças. A distribuição do campo eletromagnético de controle ao longo dos canais é tal que os elétrons entram na célula “altamente superaquecidos” – com energia extremamente alta para eles.

Em geral, o grafeno é considerado um material chamado de Dirac, no qual os elétrons obedecem às equações quânticas de Dirac. O uso do grafeno permite a aceleração do movimento de elétrons “quentes” e buracos na célula de memória, minimizando a perda de energia. De fato, sob as condições criadas, o elétron se torna uma partícula sem massa, o que permite um aumento acentuado na velocidade de escrita e leitura. O artigo sobre memória flash de subnanosegundos habilitada pela injeção de portadora quente aprimorada em 2D pode ser encontrado aqui. Está disponível para leitura gratuita.

A nova memória usa um canal 2D fino para otimizar a distribuição horizontal do campo elétrico, aumentando a eficiência da injeção. A corrente de injeção atinge 60,4 pA/µm a uma voltagem de 3,7 V. A nova memória pode suportar mais de 5,5 milhões de ciclos de gravação e apagamento. As velocidades de leitura e gravação são as mesmas: 0,4 ns para cada modo. O tamanho do protótipo é de cerca de 1 kilobyte. Dentro de cinco anos, a equipe promete aumentar a capacidade para dezenas de megabytes, obter uma licença e começar a lançar cópias comerciais.