Chip di solo silicio, oltre la Legge di Moore

Gli scienziati della Rice University, capitanati dal professor James Tour, hanno creato per la prima volta dei chip di memoria a due terminali basati solo su silicio, una delle sostanze più comuni sul pianeta. Secondo gli scienziati, in sostanza, in cinque anni questa scoperta potrebbe portarci ad avere chip di memoria capacità di archiviare tanti dati quanto sui più moderni hard disk (oggi circa 2/3 terabyte). La nuova tecnologia è facilmente adattabile ai sistemi di produzione nanoelettrici e promette di "estendere i limiti della miniaturizzazione soggetti alla Legge di Moore" (Wikipedia).

L'anno scorso il professore aveva mostrato che una corrente elettrica è in grado di spezzare e riconnettere ripetutamente strisce di grafite da 10 nanometri, in modo da creare un bit di memoria. All'epoca non erano chiare le meccaniche con cui agiva il processo, ma la collaborazione con i colleghi Douglas Natelson e Lin Zhong ha portato non solo capirne il funzionamento, ma anche a dimostrare che il circuito non richiede l'uso di carbonio.

La scoperta è stata confermata dallo studente Jun Yao, che durante prove di laboratorio è riuscito a inserire uno strato di ossido di silicio tra fogli di silicio policristallino - questi ultimi avevano la funzione di elettrodi.

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"Applicando agli elettrodi una carica si ottiene un collegamento conduttivo dovuto alla rimozione degli atomi d'ossigeno dall'ossido di silicio. In questo modo forma una catena di cristalli al silicio di dimensioni nanometriche. La catena può essere rotta e riconnessa ripetutamente applicando impulsi di tensione variabile. I fili in nanocristalli hanno una dimensione di 5 nanometri", riporta il sito dell'Università.

"La bellezza di tutto questo risiede nella sua semplicità", ha affermato James Tour. Il professore ha anche aggiunto che gli strati di memoria all'ossido di silicio possono essere accumulati in piccoli sistemi tridimensionali. "Ho detto all'industria che le aziende che non saranno entro 4 anni nel settore della memoria 3D non faranno più parte del compartimento delle memorie. La soluzione che abbiamo mostrato è perfetta in tal senso".

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Le memorie all'ossido di silicio sono compatibili con le tecniche di produzione tradizionali dei transistor. "I produttori sentono che possono arrivare fino a 10 nanometri. La memoria flash sta per colpire un muro di mattoni a circa 20 nanometri. Come andare oltre? La nostra tecnica è adatta per circuiti inferiori ai 10 nanometri", ha aggiunto Tour.

Nel mondo accademico, la scoperta è stata appresa con un po' di scetticismo. D'altronde il silicio è una delle sostanze più studiate e sapere che l'ossido di silicio, da solo, può servire a fare un circuito, ha scosso l'ambiente. 

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Il circuito ottenuto è in grado di mantenere tutti i benefici dei precedenti dispositivi realizzati con l'ausilio di grafite: hanno rapporti elevati on-off, durata eccellente e commutano rapidamente (sotto i 100 nanosecondi). Sono inoltre resistenti alle radiazioni. L'ossido di silicio funziona anche in array di gate riprogrammabili, particolare che dovrebbe assicurare costi relativamente ridotti nella progettazione di dispositivi complessi.