Materiali virtuosi destinati a sostituire gradualmente le memorie flash
Nonostante il fatto che la tecnologia NAND sia penetrata praticamente nell’intero mercato delle memorie non volatili per l’archiviazione dei dati, è improbabile che raggiunga una scala inferiore ai 20 nm. Questi strumenti sono inoltre intrinsecamente limitati in termini di velocità e di resistenza (cicli di impostazione/ripristino). Tutti i nanodispositivi pronti per la commercializzazione richiederanno qualcosa di nuovo. Le PCM sono caratterizzate da latenze inferiori e un livello di resistenza superiore. Si basano principalmente su vetro calcogenuro che si riscalda rapidamente, spostandosi tra lo stato cristallino e lo stato amorfo. Lo stato cristallino (come 1 binario) presenta ben poca resistenza al flusso di corrente, mentre lo stato amorfo (0 binario) è altamente resistente. Gli scienziati hanno avviato il progetto SYNAPSE (Synthesis and functionality of chalcogenide nanostructures for phase change memories), finanziato dall’UE, per esplorare il potenziale delle nuove PCM calcogenure nano-strutturate per ridurre il volume, il consumo di energia e i costi. Il team si è concentrato sull’impiego della deposizione di vapore chimico metallorganico (MOCVD) per il controllo della composizione, della purezza, dei tassi di deposizione rapidi e della scalabilità industriale del materiale. La MOCVD su diversi substrati è stata eseguita attraverso l’utilizzo di due metodi di tipo “bottom-up”: crescita dell’area selettiva e vapore-liquido-solido. L’obiettivo erano i nanofili a cambiamento di fase dei singoli materiali (core) o di due materiali (struttura core-shell). Materiali interessanti erano i calcogenuri basati sull’indio e sul germanio. Un ampio lavoro di modellazione e di simulazione ha fornito una visione critica delle strutture e dei comportamenti dei materiali. Simulazioni basate sul modello a elementi finiti hanno consentito agli scienziati di studiare attentamente l’impatto del trasporto termico e la forma dei nanofili sulle celle di memoria. Sono state condotte analisi sperimentali sulle tecniche di elaborazione e di crescita dei nanofili, con un’attenzione particolare al germanio-antimonio-tellurio (uno dei calcogenuri più utilizzati per le PCM), nonché sulla deposizione dei materiali In-Ge-Te e In-Ge-Te, caratterizzati da una più elevata stabilità termica. La progettazione di sistemi di archiviazione finalizzata all’utilizzo delle PCM consente di superare i limiti teorici dei metodi alla base della creazione delle memorie flash a stato solido. Il potenziamento delle tecniche di fabbricazione, il miglioramento dei precursori utili per la formazione delle strutture dei dispositivi di memoria e la creazione di sistemi di controllo del consumo energetico potenziati e di soluzioni in grado di garantire una più efficace conservazione dei dati rappresentano i principali fattori propulsivi per la competitività delle tecnologie PCM.
Parole chiave
Memoria a cambiamento di fase, nanofili di Ge-Sb-Te, In-Sb-Te, In-Ge-Te, autoassemblaggio basato sulla MOCVD, simulazioni a transizione di fase.
