Pesquisadora da USP cria memória de computador inovadora com potencial para substituir dispositivos de silício
Já aconteceu com todo mundo: você está usando o computador ou videogame e, de repente, a energia cai. Todos os arquivos ou jogos abertos são reiniciados a partir do estado em que foram salvos pela última vez e você perde grande parte do que já tinha sido feito. Embora os programas de hoje se preocupem em salvar etapas automaticamente, isso ainda pode acontecer, mas definitivamente não ocorrerá quando começarmos a usar máquinas feitas com memristores, ou seja, com memória resistiva (ReRAM). Isso porque, com os memristores, não haverá a divisão das informações dos eletrônicos em unidade de armazenamento (que não depende de energia) e memória instantânea (que apaga com o aparelho desligado).
Uma nova maneira de fabricar memórias computacionais como essas foi criada por cientistas da USP e teve o pedido de registro aceito pelo Instituto Nacional da Propriedade Industrial (Inpi) em novembro de 2022. Marina Sparvoli, pós-doutoranda do Instituto de Física (IF) da USP, em colaboração com outros pesquisadores da Universidade, desenvolveu um mecanismo de memória baseado nos memristores a partir de materiais nunca antes combinados.
O protótipo consiste numa camada de grafeno depositada entre contatos de indium tin oxynitride (Iton) — um semicondutor ainda pouco pesquisado — e de alumínio, como um sanduíche. A eletricidade passa por ele gerando um campo eletromagnético. Dependendo da tensão, forma-se ou não um filamento responsável pelo fenômeno de comutação resistiva, de alta e baixa resistência. A transparência do material também poderia permitir o uso em arquiteturas eletrônicas próximas à superfície das telas dos aparelhos, reduzindo ainda mais o espaço ocupado, embora esse uso ainda não tenha sido investigado.
Apesar de terem sido teorizados pela primeira vez em 1971, pelo filipino Leon Ong Chua, os mecanismos resistivos só começaram a ser testados em 2008, com a introdução da nanotecnologia. A grande vantagem é que, ao contrário das memórias de eletrônicos atuais, as informações contidas nas memórias resistivas não somem quando o aparelho é desligado. Ainda não existem computadores com essa tecnologia, por isso os testes são feitos em estações de prova de semicondutores (probe station).
Os computadores, videogames e smartphones que usamos no dia a dia possuem as chamadas memórias de acesso aleatório (RAM). Esse é um tipo de armazenamento volátil de leitura e escrita. Ao contrário dos componentes de armazenamento de dados, onde gravamos os arquivos, elas são rápidas o suficiente para trabalhar com as entradas e os programas executados continuamente enquanto usamos o aparelho.
Essas informações normalmente ficam disponíveis apenas enquanto a máquina está ligada. Por isso, todos dados voláteis são perdidos quando reiniciamos o dispositivo, como explica a analogia feita pela pesquisadora ao Jornal da USP: “A RAM é a geladeira e a memória principal é o supermercado”. No caso da memória ReRAM, porém, os dados continuam disponíveis na falta de energia, sem prejuízo da velocidade de acesso e de escrita. Além dessa grande vantagem, os componentes eletrônicos desse tipo são minúsculos e também permitirão a fabricação de aparelhos muito mais velozes.
Quando ligamos um computador convencional, o sistema operacional — como Windows, MAC OS, Linux ou Android — é copiado do dispositivo de armazenamento de dados, mais lento, para a memória RAM, de alta velocidade. Esse processo demorado, por exemplo, seria dispensado com o uso das memórias ReRAM. Além disso, os memristores são minúsculos, compreendendo algumas poucas centenas de átomos de espessura, e podem se comportar como conexões neurais biológicas.
Esse tipo de memória trabalha com estados de resistência alta e baixa, que correspondem ao código binário da linguagem de máquina (0 e 1). Já nos computadores convencionais, essa escrita é representada pelas tensões (∆V) — e não pela resistência (Ω) — baixa (0) e alta (1). Os filamentos de memristores podem ocorrer na escala dos nanômetros, ou seja, de milionésimos de milímetro (0,000.000.001 metro), o que promete uma infinidade de informações salvas em um minúsculo espaço de armazenamento.
Fonte: https://jornal.usp.br
Texto: Ivan Conterno
Arte: Rebeca Fonseca
