Gli scienziati IBM sono riusciti a mettere a punto una nuova tecnologia che potrebbe rappresentare un punto di svolta nello sviluppo delle memorie.
IBM ha infatti mostrato la possibilità di memorizzare in modo affidabile 3 bit di dati in una singola cella utilizzando la tecnologia Phase-change memory (PCM).
L’attuale panorama delle memorie spazia dalla ormai “vecchie” DRAM agli hard disk, ai sempre più utilizzati flash. Tuttavia, negli ultimi anni, la PCM ha attirato l’attenzione del settore come potenziale tecnologia di memoria universale, sulla base di una combinazione di velocità in lettura e scrittura, resistenza, non volatilità e densità. Ad esempio, la PCM non perde dati quando viene spenta, a differenza della DRAM, e la tecnologia può sostenere almeno 10 milioni di cicli di scrittura, rispetto a una comune chiavetta flash USB che non supera i 3.000 cicli di scrittura.
Questa consente di realizzare un dispositivo storage facile e veloce, per tenere il passo con la crescita esponenziale di dati provenienti da dispositivi mobili e dall’Internet of Things.
Gli scienziati IBM prevedono di sviluppare PCM stand-alone, ma anche applicazioni ibride, che combinano PCM e storage flash, con la PCM che funge da cache estremamente veloce. Ad esempio, il sistema operativo di un telefono cellulare potrebbe essere memorizzato nella PCM, permettendo al telefono di essere avviato in pochi secondi. In azienda, interi database potrebbero essere memorizzati nella PCM, permettendo di effettuare interrogazioni rapidissime per applicazioni online time-critical, come ad esempio le transazioni finanziarie.
Anche gli algoritmi di apprendimento automatico, che utilizzano dataset di grandi dimensioni, sono destinati a ricevere un significativo impulso, con la riduzione dell’overhead e della latenza nella lettura dei dati tra iterazioni successive.
I materiali che costituiscono la PCM mostrano due stati stabili: una fase amorfa (senza una struttura chiaramente definita) e una fase cristallina (dotata di struttura), rispettivamente a bassa e alta conduttività elettrica.
Per memorizzare in una cella PCM uno “0” o un “1”, cioè un bit, viene applicata al materiale una corrente elettrica di alta o media intensità. Uno “0” può essere programmato per la scrittura nella fase amorfa, mentre un “1” nella fase cristallina, o viceversa. Viene quindi applicata una bassa tensione alla lettura del bit. E’ lo stesso meccanismo di funzionamento con cui i dischi Blue-Ray riscrivibili memorizzano i video.
Per ottenere lo storage multi-bit, gli scienziati di IBM hanno sviluppato due tecnologie che lo permettono: una serie di indicatori privi di deriva sullo stato delle celle e schemi di codifica e rilevamento a deriva limitata.
Più in particolare, i nuovi indicatori sullo stato delle celle misurano una proprietà fisica della cella PCM che rimane stabile nel tempo, e sono quindi insensibili alla deriva che può compromettere la stabilità della conduttività elettrica della cella. Per garantire ulteriore protezione dei dati archiviati in una cella a seguito di variazioni della temperatura ambiente, viene impiegato un innovativo schema di codifica e rilevamento, che consente di modificare in modo adattivo le soglie di livello utilizzate per rilevare i dati memorizzati nella cella stessa, in modo da seguire le fluttuazioni dovute alla variazione di temperatura. Di conseguenza, lo stato delle celle può essere monitorato in modo affidabile su lunghi periodi di tempo dopo aver programmato la memoria, garantendo in tal modo la non volatilità.