Memristorgeheugen in 2013 in productie

Reading time: 2 minutes

Author:

HP wil over drie jaar een memristorgebaseerd niet-vluchtig geheugen op de markt brengen met een twee keer zo hoge opslagdichtheid als flash tegen die tijd heeft. Nu al bereidt het bedrijf een productieproces op 300 millimeter plakken voor. Dat zegt de geestelijk vader van de memristor, Stan Williams van HP, in Technology Review. De voorgenomen ambitieuze verhuizing van lab naar fab vormt de lakmoesproef voor de schakeling die het midden houdt tussen analoog en digitaal, waarvan de performance en betrouwbaarheid nog een vraagteken is.

Hoewel theoretisch al beschreven in 1971, kreeg de memristor pas in 2008 fysieke vorm. Het hart wordt gevormd door een oxidelaagje met bewust geïntroduceerde zuurstofvacatures in het kristalrooster, ingeklemd tussen een grid van kruisende nanodraden. Bij lage spanningen vertoont de memristor analoog gedrag met als bijzonderheid dat hij ’onthoudt‘ hoeveel stroom erdoorheen is gelopen. Dat komt door migratie van de zuurstofvacatures, al begrijpen onderzoekers het gedrag nog niet precies. Bij hogere spanningen schakelt de weerstand van het oxide simpelweg tussen hoog en laag. Daarmee kun je dus een digitaal geheugen maken.

Op zichzelf is een oxidegebaseerd geheugen niets nieuws. Onder de noemer resistive Ram (RRam) proberen verschillende bedrijven er al langer een competitief product op te baseren en ook Imec heeft een RRam-onderzoeksprogramma. Nieuw in HP‘s concept is vooral de cross-bar-structuur, die een zeer hoge opslagdichtheid mogelijk zou kunnen maken. Het schakelende  element hoeft niet groter dan een paar nanometer breed en dik te zijn.

Williams bracht deze week nog een bijzondere eigenschap van de memristorstructuur naar buiten. In een Nature-artikel toonde zijn groep aan dat de circuits ook logische functies aankunnen. Sterker, memristoren kunnen alle soorten berekeningen uitvoeren – ze zijn computationally complete, maar hebben daarvoor minder ruimte nodig dan het silicium dat daarvoor nu wordt gebruikt. Op termijn verwacht HP daarom niet alleen de geheugenmarkt op zijn kop te zetten, maar ook processorontwikkeling in een nieuwe richting te sturen.