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(si apre in una nuova finestra) (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.