Nanomemória consome 100 vezes menos energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/03/2011

Os bits da nanomemória são nanotubos de carbono seccionados. Nessa interrupção se acumula o material de mudança de fase - cada fase representa um 0 ou um 1.
[Imagem: Feng Xiong/Alex Jerez]

O tempo de duração das baterias está entre os inconvenientes mais citados pelos possuidores de equipamentos como notebooks, celulares e tocadores de música.

Engenheiros da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, estão dando um auxílio importante para minimizar esse problema.

Feng Xiong e seus colegas criaram um novo conceito de memória digital que consome 100 vezes menos energia do que as memórias atuais.

Material de mudança de fase

As memórias flash usadas em aparelhos portáteis armazenam os bits como cargas elétricas, o que exige altas tensões de programação e as torna relativamente lentas em comparação com outras memórias.

Uma das alternativas mais promissoras pesquisadas atualmente são os materiais de mudança de fase, ou PCM (Phase change materials), que estão na base tanto das memórias de nanofios quanto das memórias não-voláteis de plástico.

Esse materiais de mudança de fase têm uma fase amorfa e uma fase cristalina, cada uma com diferentes propriedades elétricas e ópticas, o que as torna ideais para o armazenamento de dados de forma não-volátil - nas quais os dados não se perdem na ausência de energia.

Uma fase do material representa um 0 e a outra fase representa um 1.

Pouca energia

Entretanto, como essas mudanças de fase são acionadas termicamente, há um gasto significativo de energia para fundir o material de forma a fazê-lo mudar de fase e passar de 0 para 1 e vice-versa.

Os que os pesquisadores descobriram agora foi uma forma de diminuir a energia necessária para gravar os dados nessas memórias - o patamar alcançado é duas vezes menor do que a energia gasta nas melhores memórias atuais, representando uma redução de 100 vezes em relação às memórias de mudança de fase anteriores.

Eles fizeram isso diminuindo o volume de material usado na construção de cada bit de memória, trazendo tudo para a faixa de alguns poucos nanômetros.

Nos primeiros protótipos da nanomemória os pesquisadores efetuaram a gravação do bit com um consumo de 0,5 microampere de energia e um "reset" com 5 microamperes - eles afirmam ter razões para acreditar que dá para melhorar esses números em até 10 vezes.

As mudanças de faseocorrem apenas na porção do material que está dentro das lacunas dos nanotubos, o que exige um mínimo de energia.
[Imagem: Feng Xiong/Alex Jerez]

Bit de nanotubo

Os bits são nanotubos de carbono, que podem ser paredes simples ou múltipla, sobre os quais é aplicada uma fina camada de um material de mudança de fase conhecido como GST - uma liga de germânio (Ge), antimônio (Sb) e telúrio (Te).

O segredo de tudo está em um pequeno seccionamento no nanotubo, onde o material de mudança de fase se acumula.

Os nanotubos funcionam como eletrodos, cumprindo duas funções simultâneas: eles funcionam como um resistor, aquecendo o material para que ele mude de fase, e permitem a leitura do dado armazenado na memória.

Como as mudanças de fase ocorrem apenas na porção do material que está dentro das lacunas dos nanotubos, a potência necessária para operar a célula de memória é reduzida drasticamente.

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