La MeRAM (magnetoelectric random access memory) è la versione riveduta e corretta della MRAM, la memoria ad accesso casuale magnetoresistiva sui cui molti atenei e produttori stanno lavorando in vista di un'applicazione in futuri prodotti tecnologici. Sviluppata da un gruppo di ricercatori dell'Università della California (UCLA), usa la tensione elettrica anziché un flusso di corrente.
"I dispositivi spintronici a bassissimo consumo come la MeRAM hanno implicazioni potenziali che vanno oltre l'industria della memoria", ha dichiarato il professor Kang L. Wang, a capo del progetto. Il vantaggio sulle tecnologie esistenti deriva dal ridotto consumo energetico, abbinato a un'elevata densità, alte velocità di lettura e scrittura e la capacità di mantenere le informazioni in assenza di alimentazione (in breve, è non volatile).
La MeRAM usa strutture in nanoscala chiamate "voltage-controlled magnet-insulator junctions", che hanno diversi strati impilati uno sull'altro, compresi due composti di materiali magnetici. Un layer ha una direzione magnetica fissa, mentre l'altro può essere manipolato da un campo elettrico. La MeRAM è progettata per essere sensibile ai campi elettrici e quando se ne applica uno, viene generata una tensione che rappresenta la differenza di potenziale elettrico tra i due strati magnetici. Questa tensione accumula o esaurisce gli elettroni sulla superficie di questi strati, scrivendo i bit di informazione nella memoria.
Oggi la memoria magnetica è invece basata su una tecnologia chiamata spin-transfer torque (STT), che usa la proprietà magnetica degli elettroni (spin) oltre alla loro carica. La STT usa una corrente elettrica per spostare gli elettroni e scrivere dati in una memoria. A una tecnologia di questo tipo sta lavorando per esempio Toshiba, come annunciato pochi giorni fa: Toshiba STT-MRAM per sostituire la vecchia cache dei chip.
"Anche se STT è superiore in tante cose rispetto alle tecnologie di memoria concorrenti, il meccanismo di scrittura basato sulla corrente elettrica richiede ancora una determinata quantità di energia, il che significa che genera calore quando il dato viene scritto in memoria. Inoltre la capacità è limitata dalla vicinanza fisica dei bit l'uno all'altro, un processo di per sé limitato dalle correnti richieste per scrivere l'informazione. La bassa capacità di archiviare bit, a sua volta, si traduce in un costo relativamente elevato per bit, che limita la gamma di applicazioni della STT".
Con la MeRAM si genera molto meno calore, e questo la rende dalle dieci alle mille volte più efficiente. La densità di memoria può essere inoltre cinque volte maggiore, cioè ha più bit archiviati nella stessa area fisica, a vantaggio del costo per bit che automaticamente si riduce.
"Questo lavoro offre una nuova comprensione su temi come il controllo della direzione di commutazione usando impulsi di tensione, garantisce che i dispositivi funzionino senza bisogno di campi magnetici esterni, e mostra come integrarli all'interno di insiemi di memoria ad alta densità", ha dichiarato il ricercatore Pedram Khalili, che ha partecipato allo sviluppo della MeRAM.
"Quando sarà sviluppata in un progetto, il vantaggio rispetto alle tecnologie concorrenti non sarà limitato alla minore dissipazione energetica, ma permetterà di realizzare MRAM molto più densa. Questo aprirà nuove aree di applicazione in cui il costo contenuto e l'alta capacità rappresentano oggi i vincoli principali".