Pesquisadora da USP cria memória de computador inovadora

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/01/2023

Estrutura e banco de testes do memoristor de ITON.
[Imagem: Marcos Santos/USP]

Memória resistiva

Uma pesquisadora da USP (Universidade de São Paulo) desenvolveu uma técnica inédita para a fabricação de memoristores, componentes eletrônicos centrais para a computação neuromórfica - que imita o cérebro - e para computadores que não perdem dados na falta de energia.

Marina Sparvoli e seus colegas desenvolveram um mecanismo de memória baseado nos memoristores a partir de materiais nunca antes combinados para esse fim, criando uma ReRAM, ou memória resistiva.

A nova arquitetura de memoristor consiste em uma camada de grafeno depositada entre contatos de oxinitreto de índio-estanho (ITON), tudo envolto em uma capa de alumínio.

A eletricidade passa pelo componente gerando um campo eletromagnético; dependendo da tensão, forma-se ou não um filamento responsável pelo fenômeno de comutação resistiva, ou seja, o componente muda entre um comportamento de alta resistência à passagem da corrente elétrica e outro de baixa resistência - e vice-versa.

Outra vantagem é que o sanduíche inteiro de semicondutores é transparente, o que abre a possibilidade de seu uso em arquiteturas eletrônicas próximas à superfície das telas dos aparelhos, reduzindo ainda mais o espaço ocupado, facilitando a miniaturização.

O material conhecido como ITON, um semicondutor ainda pouco pesquisado, é uma variação do óxido de índio e estanho (ITO), o responsável pelo funcionamento das telas sensíveis ao toque. "A inovação está em usá-lo com o nitrogênio," destacou Marina.

Fotos dos protótipos das memórias.
[Imagem: Marcos Santos/USP]

Memristores

Apesar de terem sido teorizadas pela primeira vez em 1971, pelo filipino Leon Ong Chua, as memórias resistivas só começaram a ser testadas em 2008, com a confirmação prática do funcionamento desse quarto componente eletrônico fundamental, o memoristor.

A grande vantagem é que, ao contrário das memórias eletrônicas atuais, as informações contidas nas memórias resistivas não somem quando o aparelho é desligado. Contudo, apesar do intenso esforço de pesquisa na área, ainda não existem computadores com essa tecnologia.

Quando ligamos um computador convencional, o sistema operacional - como Windows, MAC OS ou Linux - é copiado do dispositivo de armazenamento definitivo, mais lento, para a memória RAM, muito mais rápida. Esse processo é demorado, mas pode ser 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 - eles são uma espécie de neurônio artificial, capazes de imitar as sinapses.

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 não pela resistência, mas pelas tensões (V) baixa, ou desligada (0) e alta, ou ligada (1). Os filamentos dos memristores cuja resistência se altera estão na escala dos nanômetros, o que promete uma infinidade de informações salvas em um minúsculo espaço de armazenamento.

"Esse é um projeto na fronteira do conhecimento mundial, que terá aplicação no mercado internacional daqui a 10, 15 ou 20 anos. Marina conseguiu criar memórias resistivas usando grafeno com o ITON, o óxido de índio-estanho com dopagem de nitrogênio, ampliando o espaço de pesquisa na área," resumiu o professor José Chubaci, chefe do laboratório.

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