Paul van Gerven
3 October 2007

Onderzoekers van de University of Pennsylvania hebben een geheugen ontwikkeld dat flash het nakijken geeft. Hun opslagmedium, gemaakt van anorganische nanodraden, is duizend keer sneller dan het conventionele geheugentype en verbruikt minder energie. Daarnaast is het in staat data 100 duizend jaar op te slaan. De kers op de taart is de dichtheid, die vele malen hoger ligt dan de huidige generatie flashchips. Het gaat echter nog wel om zeer experimentele technologie die het laboratorium nog niet uit is.

Amerikaanse onderzoekers zijn erin geslaagd een faseveranderingsgeheugen te maken met anorganische nanodraden. Illustratie: Tremani/TU Delft.

Het Amerikaanse concept is een variant op het faseveranderingsgeheugen waar onder andere Intel-ST joint venture Numonyx aan werkt. In dit vooralsnog experimentele type chip vormt de kristallografische toestand van kleine domeintjes aan materiaal de basis voor het opslaan van informatie. Een kristallijnen stof heeft namelijk in de regel een andere elektrische weerstand dan zijn amorfe broertje. Het meten van de weerstand geeft daarom de uitkomst ’hoog‘ of ’laag‘. Die laat zich vertalen naar nullen en enen. Het schakelen tussen de kristallijnen en amorfe fase gaat via eenvoudige verwarmings- en koelingssequenties.

Het onderzoeksteam van Ritesh Agarwal gebruikte een legering van germaniumantimoontellurium, een faseveranderingsmateriaal met de prettige eigenschap dat het onder de juiste omstandigheden zichzelf in draadjes organiseert. Het zogenaamde zelf-assemblageproces levert strengen van dertig tot vijftig nanometer in diameter (tot honderd atomen dik) en tien micrometer lang. Met die draden maakten de onderzoekers vervolgens geheugenstructuren op een silicium substraat. Ze hoefden daarom minder sterk op conventionele lithografiestappen te leunen.

De eerste testen lieten zien dat het vermogen dat nodig is om data op te slaan ongeveer 0,7 milliwatt per bit kost. Deze operatie duurt vijftig nanoseconden, drie ordes van grootte sneller dan flashgeheugen. Aangezien flash deze achterstand niet 1-2-3 zal inhalen, zijn er waarschijnlijk wel minimaal wat nichetoepassingen voor het nanodraadgeheugen te vinden. Assistent-professor Agarwal denkt dat zijn technologie over acht tot tien jaar in de praktijk kan worden gebracht.