4DS Memory Limited ha annunciato un nuovo tipo di tecnologia ReRAM per l'elaborazione dell'intelligenza artificiale, portando una memoria persistente ad alta larghezza di banda e ad alta resistenza per le applicazioni di big data e reti neurali. La tecnologia Interface Switching di 4DS basata su PCMO (Praseodimio, Calcio, Manganese, Ossigeno) ReRAM offre vantaggi significativi rispetto ad altre tecnologie ReRAM filamentose ed è la prima azienda a sviluppare questa tecnologia non volatile persistente ad alta velocità e resistenza su un nodo CMOS avanzato. Una delle maggiori sfide per il mercato dell'AI è che le architetture CPU tradizionali non sono in grado di gestire in modo efficiente gli enormi volumi di dati che devono essere letti nel chip, elaborati e i risultati riscritti dal chip.

Sebbene le nuove architetture dei chip stiano portando la memoria all'interno dell'elaborazione (Compute in Memory), questo approccio è limitato dal tipo di memoria che possono utilizzare e che può essere sufficientemente veloce e dalla quantità di memoria che può essere integrata. Con questi modelli più grandi, sono cresciute anche le sfide del backup e del recupero dei dati di calcolo. Oltre alla velocità, anche l'efficienza energetica è diventata sempre più importante, poiché si prevede che l'elaborazione AI consumerà 10 volte l'energia entro il 2026 rispetto al 2023, secondo l'Agenzia Internazionale dell'Energia.

Poiché il 4DS non richiede un refresh all'interno della sua finestra di persistenza e può essere 'rinfrescato' all'interno della finestra operativa della DRAM ('refresh nascosto'), è in grado di fornire in modo unico una tecnologia di memoria ad alta larghezza di banda e ad alta resistenza, efficiente dal punto di vista energetico, per l'era dell'AI. Le caratteristiche principali della ReRAM ad area di 4DS includono le seguenti: Programmazione ad area, a bassa densità di corrente, ad alta resistenza e scalabile con il nodo tecnologico; elevata reattività con un tempo di scrittura single-shot estremamente veloce di 4,7 ns per offrire una scrittura a bassa energia per bit a velocità DRAM; memoria persistente ad alta larghezza di banda per la protezione dei dati ad alte prestazioni; memoria ad alta resistenza con una resistenza dimostrata fino a 109; partizionamento dinamico: I settori ad alta resistenza e ad alta ritenzione possono essere allocati dinamicamente con ritenzione dei dati da ore a giorni a mesi; Cella da 20 nm ad alta scala e densità, che sarà dimostrata nel quarto trimestre del 2024; Integrazione semplice in qualsiasi processo CMOS avanzato, utilizzando attrezzature di produzione standard. 4DS ha stipulato un accordo di sviluppo con l'istituto belga Imec - un hub di ricerca e innovazione leader a livello mondiale nella nanoelettronica e nelle tecnologie digitali - per un chip Mb da 20 nm con 1,6 miliardi di elementi, che sarà realizzato presso Imec nel 2024. La ReRAM PCMO appartiene a una classe di ReRAM a commutazione di interfaccia, in cui il meccanismo di commutazione si basa sulle caratteristiche dell'interfaccia della cella.

In particolare, l'intera area dell'interfaccia è coinvolta nella commutazione, motivo per cui a volte viene chiamata anche commutazione basata sull'area. Gli ioni di ossigeno, che consentono la conduzione attraverso la cellula, vengono spostati dentro e fuori la cellula dall'impulso di campo elettrico. Quando l'ossigeno è presente, la cellula conduce e si dice che è SET.

Allo stesso modo, quando l'ossigeno viene rimosso, il percorso di corrente viene perso e si dice che la cellula è RESET. Poiché l'intera area dell'interfaccia è coinvolta, la densità di corrente è mantenuta al minimo, il che contribuisce all'elevata resistenza della cella.