Одним из главных недостатков современной энергонезависимой флеш-памяти является довольно быстрый износ ячеек памяти из-за необходимости большого количества энергии для переключения логического состояния отдельных ячеек, что уменьшает количество циклов чтения-записи. Напротив, энергозависимая оперативная память DRAM обладает большей долговечностью и устойчивостью к перезаписи. Однако, появление новой памяти на основе технологии ULTRARAM должно объединить в себе энергонезависимость твердотельных накопителей с высокой надежностью и большим количество циклов чтения-записи оперативной памяти. Накопитель с такими характеристиками может быть востребован в современных центрах обработки данных и суперкомпьютерах, имитирующих работу человеческого мозга.
Активные разработки памяти ULTRARAM начались всего лишь с 2019 года, после того как в журнале Nature стали появляться статьи, посвященные данной технологии. В 2022 году удалось создать первый образец на подложке из кремния, взамен арсенида галлия (GaAs), что позволяет снизить стоимость производства. После этого технология впервые заинтересовала инвесторов, и в феврале нынешнего года была создана компания Quinas Technology для частного и государственного финансирования дальнейших разработок памяти ULTARAM с целью создания новых тестовых образцов и в перспективе возможности массового выпуска нового революционного типа памяти.
Новая разработка основана на эффекте квантового резонансного туннелирования электронов. Данное явление позволяет сохранять и освобождать электроны из ячейки при переводе их в определенное энергетическое состояние, называемое резонансным. Главной особенностью данного типа памяти, придающей ей уникальные свойства, является наличие гетерогенной структуры из трех последовательно чередующихся слоев арсенида индия (InAs) и антимонида алюминия (AlSb). В отличие от однослойных барьеров новую трехслойную структуру можно переключать из состояние с высоким сопротивлением в состояние высокой проводимости при подаче всего 2,5 В за счет качественного проектирования размеров слоев с электронами проводимости арсенида индия (InAs) и барьерных слоев антимонида алюминия (AlSb).
Из-за требуемых низких напряжений и низкой емкости на единицу площади по сравнению с DRAM, для памяти ULTRARAM с размером ячейки 20 нм потребление энергии для переключения логического состояния отдельной ячейки памяти составит всего 10-17 Дж, что на два порядка ниже по сравнению с потреблением современной оперативной памяти и на три порядка ниже энергии, необходимой для переключения ячейки флеш-памяти. Это позволит увеличить количество циклов чтения-записи до 10 млн, тогда как информация на таком устройстве будет сохраняться сроком до 1000 лет без особых повреждений.
Разработчики трезво оценивают перспективы нового типа памяти, понимая, что для ее полного коммерческого освоения понадобится еще очень много исследований и времени. Однако дальнейшие подобные разработки могут стимулировать развитие новых технологий с использованием альтернативных кремнию материалов в качестве основы современной наноэлектроники, что является безусловным плюсом для прогресса всей отрасли в целом.