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Nova tecnologia 'FeRAM' economiza energia no armazenamento de dados

Grande problema da solução encontrada em Berkeley é criar iluminação eficiente para cada célula presente no chip (Foto: Reprodução/Extreme Tech) (Foto: Grande problema da solução encontrada em Berkeley é criar iluminação eficiente para cada célula presente no chip (Foto: Reprodução/Extreme Tech))Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, trabalha em um ambicioso projeto para transformar dispositivos de armazenamento baseados em FeRAM: sistema de memória construído a partir da estrutura chamada ferroelétrica. O uso do termo memória, aqui, não se refere exatamente ao conceito de memória do computador, mas ao sentido de unidade física de armazenamento de dados. A motivação por tornar a FeRAM viável é buscar um substituto ideal para as unidades NAND, muito comuns hoje em pen drives e discos SSD. Embora sejam rápidas e seguras, essas unidades perdem eficiência ao longo do tempo, o que pode comprometer seriamente os dados armazenados.
Independente da estrutura utilizada, dados são gravados nas memórias a partir da passagem de uma corrente elétrica. A energia muda o estado dos diversos setores de alocação de dados, fazendo-os assumir valores de 0 e 1, que quando lidos em conjunto, formam os bytes de informação.
No modelo atual DRAM, comum nas memórias NAND, os dados escritos precisam de pulsos constantes de energia. Sem energia, os setores perdem os dados gravados. O caso com a FeRAM é diferente: basta um pulso de energia, que determina a polaridade da estrutura do disco. Dependendo do valor assumido, o chip assume valor 0 ou 1. Ao contrário da DRAM, não é necessária a manutenção da alimentação do chip para que os dados sejam preservados, o que representa um relevante consumo de energia.

Mas sempre houve um grande problema na ideia de memória FeRAM: toda vez que o sistema precisa ler dados na memória, um pulso de energia circula no dispositivo de armazenamento. Dadas as particularidades físicas do ferro, esse pulso de leitura acabava alterando a polaridade da estrutura de armazenamento, causando a perda dos dados previamente gravados. Por conta disso, até o momento, uma memória FeRAM é uma memória que só pode ser escrita: toda e qualquer tentativa de leitura causa distúrbios nos dados armazenados. Em Berkeley, os cientistas buscaram resolver o problema, transformando as FeRAM em um modelo confiável e funcional. Os técnicos conseguiram resolver o problema do ciclo de leitura destrutivo com o uso de ferrito de bismuto. Esse material libera voltagem quando recebe luz: dependendo da polaridade, ao receber luz, o composto libera uma quantidade x em volts. Se uma célula de FeRAM conserva um valor 0, ao receber luz, a camada de ferrito de bismuto libera x volts. Se o dado é 1, ela libera y. Ao identificar esses valores, o sistema identifica os dados armazenados na FeRAM sem destruí-los e sem precisar gravá-los novamente. Tudo isso para concluir que, o uso da FeRAM, nesse estado primitivo, permite ciclos completos de gravação/leitura em 15 nanosegundos com custo de energia em 3.3 volts. Numa memória NAND flash o tempo é bem maior, e o custo em energia chega a 10 ou 15 volts. Outra vantagem é que memórias FeRAM são mais confiáveis e permitem períodos de vida útil consideravelmente maiores do que memórias NAND. A diferença é enorme e os cientistas, hoje, lidam com um problema técnico de criar fontes de luz para iluminar as células no compacto espaço disponível para dispositivos modernos.

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