Las investigaciones recientes apuntan a una memoria futura que podría ser más durable gracias a avances en materiales ferroelectrónicos de tipo wurtzita. Un diseño estructural innovador ha permitido demostrar alrededor de 10 mil millones de ciclos de escritura, aproximadamente 100 veces más que el límite previo. Este logro proviene de la colaboración entre científicos de la Xidian University, la City University of Hong Kong y la Fudan University.

Este desarrollo, que se presenta como una de las más significativas innovaciones en el ámbito de la memoria, se apoya en el descubrimiento de un comportamiento inusual de los átomos de nitrógeno. Las memorias densas y de bajo consumo podrían convertirse en una realidad para un futuro donde los sistemas de IA exigen cada vez más rápido rendimiento y mayor durabilidad.

La investigación muestra que la combinación de materiales ferroelectrónicos de wurtzita, como el nitruro de aluminio y escandio (AlScN), ofrece compatibilidad con los procesos de fabricación de semiconductores ya en uso, a la vez que mantiene el objetivo de bajo consumo energético y velocidades de conmutación adecuadas para almacenamiento rápido. Hasta ahora, la confiabilidad ha sido el desafío mayor; ensayos de conmutación repetida en chips AlScN desarrollados previamente alcanzaban alrededor de 100 millones de ciclos de escritura, pero los investigadores han hallado una solución que eleva esa cifra significativamente.

Ferroelectrónicos de wurtzita

Crear memoria y almacenamiento más rápidos con mayor capacidad y menor consumo energético es el santo grial de la computación. En los últimos años, la investigación se ha centrado cada vez más en ferroelectrónicos de estructura wurtzita, como AlScN, que además de ser compatible con la manufactura de semiconductores actual, ofrece un objetivo de energía reducido y una conmutación veloz necesaria para el almacenamiento moderno. La principal limitación ha sido la confiabilidad, y el equipo de investigación ha desarrollado una solución que aborda este obstáculo a nivel atómico.

Nitrógeno y “campos de maíz”

¿Por qué ocurre este avance ahora? Las tentativas anteriores llevaron a una investigación más profunda sobre por qué los chips AlScN se degradaban tras unos cientos de millones de ciclos. El hallazgo clave fue el papel de los átomos de nitrógeno: las vacancias de nitrógeno, lejos de ser únicamente defectos, se movían y podían agruparse durante el conmutado, creando rutas por las que la electricidad podía filtrarse y acelerar la deterioración.

Según Wang Ruiqing, investigador doctoral de la Xidian University y coautor del estudio publicado recientemente en la revista Science, “piensa en un campo de maíz ferroelectrónico, con vacancias de nitrógeno representando lugares donde faltan brotes.” Los defectos no eran el problema en sí, sino su comportamiento dinámico durante el conmutado que conducía a fallos a nivel atómico. Al diseñar una estructura que minimiza estas vacancias, el equipo logró desacelerar la deterioración de la material.

Si tiene éxito, la RAM y el almacenamiento basados en AlScN podrían constituir la columna vertebral de futuros campus de servidores y facilitar una mayor adopción de modelos de lenguaje y de inteligencia artificial a gran escala.

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