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Memristor, la scoperta che rivoluziona l'elettronica

05/05/2008
- A cura di
Archivio - L'anello mancante dei circuiti elettronici è stato finalmente individuato. La tecnologia del futuro sarà basata su memorie iper-compatte, iper-efficienti e in grado di "ricordare" le informazioni registrate in esse.

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In quella che è stata universalmente salutata come la scoperta più importante della moderna ingegneria elettronica, quattro ricercatori di Hewlett-Packard hanno concretizzato una teoria vecchia di quarant'anni dando forma fisica e contenuto matematico al "memristor", il quarto elemento fondamentale della teoria dei circuiti elettronici assieme al resistore, al capacitore e all'induttore.

R. Stanley Williams, fondatore dell'Information and Quantum Systems Lab presso HP Labs, ha guidato la ricerca pubblicata sull'ultimo numero del magazine Nature. Efficace sinterizzazione dell'espressione "resistore di memoria", il memristor ha la caratteristica unica di ritenere le informazioni digitali che gli vengono trasferite sotto forma di impulsi elettronici, qualità non replicabile da alcuna combinazione degli altri tre elementi fondamentali suddetti.

I ricercatori di HP Labs hanno creato il memristor partendo da un composto di due strati di biossido di titanio attraverso cui è stata fatta passare corrente elettrica. Al contrario dei circuiti di cui sono composte le tradizionali RAM moderne - come ad esempio le DRAM utilizzate come memoria di sistema sui computer - tale carica elettrica viene appunto registrata e immagazzinata dal nuovo circuito, abilità che apre le porte a un modo tutto nuovo di progettare e realizzare apparati elettronici complessi.

La natura del memristor fu teorizzata dal professor Leon Chua dell'Università California, Berkeley, in un lavoro seminale dato alle stampe nel 1971. In esso, Chua utilizzò modelli matematici per dedurre l'esistenza del quarto componente fondamentale della catena dei circuiti elettronici, componente che è stato impossibile riprodurre e "scoprire" in concreto almeno fino all'attuale exploit delle nanotecnologie applicate all'elettronica.

Memristor.jpg

"Scoprire qualcosa di nuovo e così fondamentale in un campo maturo com'è l'ingegneria elettronica è una grossa sorpresa, una di quelle che ha implicazioni fondamentali per il futuro della scienza dei calcolatori" ha dichiarato Williams. "Fornendo un modello matematico per la fisica di un memristor - ha continuato il ricercatore - HP Labs ha reso possibile per gli ingegneri lo sviluppo di design di circuiti integrati che potrebbero incrementare drammaticamente le performance e l'efficienza energetica di PC e data center".

Il memristor risolve molti degli problemi che affliggono il mondo dei circuiti elettronici, inclusa la riduzione di efficienza energetica entro dimensioni ai limiti della scala subatomica. Le performance di una griglia di memristor compattati in un unico microchip, come lo stesso Leon Chua ha sottolineato dopo la scoperta dei ricercatori HP, migliorano ogni volta che si riducono le dimensioni. "I memristor permetteranno di costruire dispositivi nanoscopici senza generare l'eccessivo calore che la miniaturizzazione dei transistor sta causando attualmente" ha dichiarato il professor Chua.

Memorie ultra-compatti, ultra-efficienti e in grado di funzionare da dispositivi di stoccaggio permanente delle informazioni: gli esperimenti di HP sono finora riusciti a compattare 100 Gigabit di capacità su un singolo die, una quantità di informazioni enorme se comparata ai 16 Gigabit disponibili sui chip di memoria flash più capienti attualmente esistenti.

Le possibili applicazioni del nuovo prodigio della tecnica paiono essere limitate dalla sola fantasia dei progettisti di circuiti integrati. Si parla ad esempio di chip DRAM per computer in grado di funzionare contemporaneamente da memoria temporanea di sistema e dispositivo di stoccaggio permanente, eliminando in un sol colpo la necessità di dover recuperare le informazioni da un disco fisso a tecnologia magnetica che viaggia a regimi di velocità esponenzialmente inferiori. A tal proposito diverrebbero un ricordo del passato le lunghe fasi di boot-up necessarie all'inzializzazione del sistema operativo.

Maggiore efficienza energetica significherà poi un risparmio sostanziale di corrente elettrica, sui sistemi casalinghi così come sugli enormi data center che fanno pulsare il cuore delle megacorporazioni telematiche quali Google, Microsoft e Amazon, a tutto vantaggio del peso complessivo della tecnologia informatica sul fabbisogno mondiale e le relative conseguenze sull'economia e il clima del pianeta. Il memristor potrebbe infine aprire le porte alla vera informatica "intelligente", con nanocircuiti elettronici in grado di "imparare" e associare eventi passati esattamente come fanno i neuroni del cervello umano.

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