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Nella seconda metà del 2016 i ricercatori di IBM e Samsung hanno reso pubblici i loro lavori sulle memorie MRAM (acronimo di Magnetoresistive Random Access Memory, in italiano Memoria magnetoresistiva ad accesso casuale), capaci di prestazioni superiori a quelle delle memorie DRAM e destinate a soppiantare le memorie NAND utilizzate oggi per l'archiviazione dati nei dispositivi mobili e di piccole dimensioni (smartphone e chiavi USB, tanto per fare due esempi).
Si tratta di una tipologia di memoria semiconduttrice non volatile che archivia dati e informazioni sfruttando gli effetti dello spin del momento magnetico. Create con una tecnologia produttiva a 11 nanometri, i circuiti delle memorie magnetoresistive sono scritti utilizzando una tecnica chiamata spin-transfer torque, un processo che consente di modificare lo spin degli elementi magnetici della memoria sfruttando un flusso di corrente polarizzata.
Come funziona una memoria MRAM
A differenza delle "normali" memorie RAM, nelle quali le informazioni sono conservate come carica elettrica (o flusso di corrente elettrica) all'interno dei suoi circuiti in silicio, nelle memorie magnetoresistive sono degli elementi magnetici a svolgere il ruolo di "archivio". Questi sono formati da due lastre ferromagnetiche separate da un sottilissimo strato di isolante. Una delle due lastre è un magnete "fisso" con una determinata polarizzazione, mentre l'altra lastra può assumere polarizzazioni differenti indotte da un flusso di corrente esterno. Questa configurazione (conosciuta come magnetoresistenza a effetto tunnel) rappresenta la struttura più semplice per un bit della MRAM.
Se la lettura delle informazioni avviene monitorando la resistenza elettrica di ogni singola cella così costituita, la scrittura dei dati può avvenire seguendo diverse metodologie. Quella impiegata dagli scienziati IBM e Samsung, come detto, è la tecnica dello spin-transfer torque, che sfrutta elettroni polarizzati per modificare il momento magnetico dell'elemento "cangiante" della configurazione del dipolo magnetico.
Alla velocità della luce (o quasi)
Stando ai risultati pubblicati da IBM e Samsung, le memorie MRAM realizzate con questo processo produttivo garantiscono prestazioni di gran lunga superiori alle memorie NAND-Flash. In fase di scrittura, infatti, le memorie magnetoresistive sono circa 100 mila volte più veloci rispetto alle dirette concorrenti, mentre la lettura dei dati avviene a una velocità 10 mila volte superiore rispetto alle NAND-Flash. Inoltre, le memorie magnetoresistive non vanno incontro a processi usuranti come le loro controparti e hanno pertanto cicli di lettura-scrittura virtualmente infiniti.
Possibili applicazioni della memoria MRAM
Viste le caratteristiche fisiche e le performance delle memorie magnetoresistive, Samsung e IBM puntano a impiegarle sia all'interno dei dispositivi portatili (non solo smartphone, ma anche dispositivi connessi dell'Internet of Things), sia in sistemi informatici "superiori". In particolare, il colosso statunitense spera in ulteriori miglioramenti per impiegare moduli MRAM come memoria cache all'interno dei suoi server e dei suoi supercomputer.
