Muistipiirejä hiilinanoputkista

Hiilinanoputkia käytetään jo käytännön muistipiireissä vaikka niitä ei vielä kuluttajamarkkinoilla näykään.

Yhdysvaltalainen Nantero on kehitellyt tekniikkaa koko 2000-luvun ja sen tavoitteena on kaupallistaa hiilinanoputkiin perustuvia haihtumattomia hajasaantimuisteja, joilla voi korvata DRAM-, SRAM-, flash-muistit ja jopa kiintolevyt.

Kesällä 2008 Lockheed Martin osti yrityksen hallituksen toimituksiin liittyvän liiketoimintayksikön, joka oli kehitellyt nanoteknologiapiirejä (muisteja, logiikkaa ja antureita) erilaisiin sotilas- ja tiedustelusovelluksiin.

Keväällä 2009 NRAM-muisteja testattiin onnistuneesti avaruussukkula Atlantiksen lennolla. Lockheed-kaupan myötä Nantero on keskittynyt enemmän kaupallisempiin sovelluksiin ja sen yhteistyökumppaneita ovat muun muassa ON Semiconductor, Hewlett-Packad ja LSI Logic.

Nanteron muistipiirit valmistetaan tavanomaisella CMOS-prosessilla eikä yhtiöllä olekaan varsinaista omaa valmistuskapasiteettia.

Valmistamiaan suunnittelunäytteitä se toimittaa asiakaskumppaneilleen ja joillakin asiakkailla on myös kehitteillä lisenssin turvin erilaisia omia NRAM-sovelluksia.

NRAM-muistin perusta on hiilinanoputkista uutettu matto, jonka hieman erilleen sojottavien nanoputkien päitä kytketään ja avataan, jolloin maton kokonaisresistanssi muuttuu. Bitin eli resistanssin muutos saadaan aikaan kirjoituspulssien hallituilla jännitteillä ja virroilla ja valittu tila pysyy ilman jännitettä.

Nanoputkien päät ovat niin lähellä muita putkia, että niihin vaikuttavat Van der Waalsin voimat ja toisaalta nanoputkilla on niin vahva jäykkyys, että ohjaamattomina ne pysyvät asennossaan.

NRAM on huomattavasti nopeampaa ja tiheämpää kuin DRAM ja sillä on olennaisesti pienempi tehonkulutus kuin DRAM:lla tai flashilla ja sillä on erittäin vahva ympäristösietoisuus (kuumuus, kylmyys, magnetismi).

Omaperäisen NRAM-rakenteen on kehittänyt tohtori Thomas Rueckes ja se toimii kuten resistiivinen haihtumaton random access memory (NVRAM) eli siihen voidaan tuottaa kaksi tai useampiakin resistiivisiä tiloja. Tyypillisesti korkea resistanssi edustaa "0"-tilaa pienempi resistanssi "1"-tilaa.

NRAM-muistisolut niihin kuuluvine oheiselementteineen eivät vaadi puolijohdesubstraattia joten useita tasoja NRAM-matriiseja voidaan kerrostaa päällekkäin ​​eristävillä välikerroksilla. Näin ne voidaan toteuttaa helposti myös kolmiulotteisina rakenteina.

Piiperustaisten muistiratkaisujen tullessa fyysisille rajoilleen tällaiselle muistille näyttäisi olevan tulevaisuutta. Yhtiö onkin tehnyt äskettäin yhteistyösopimuksen belgialaisen IMEC-tutkimuslaitoksen kanssa kehittää ja valmistaa seuraavan polven NRAM-muisteja alle 20 nanometrin tekniikalla.