Implementación y caracterización de técnicas de escritura y lectura en memorias resistivas ReRAM

Abstract

Con la aparición de la tecnología de los dispositivos memristivos, también conocidos como “memristor”, el cual es un dispositivo de conmutación resistiva, ha crecido el interés para la incorporación de esta tecnología en distintos tipos de aplicaciones, donde el uso de la tecnología aporta de manera significativa ampliando las capacidades de los sistemas y generando nuevas capacidades que eran difíciles de conseguir con los dispositivos convencionales. Debido a la capacidad del memristor de variar su valor resistivo, resulta relevante considerar este dispositivo en aplicaciones analógicas como un potenciómetro programable. Además, con sus estados de alta y baja impedancia, los memristores encuentran aplicación en circuitos digitales, donde la transición del memristor de un estado de alta impedancia a un estado de baja impedancia puede considerarse como escribir un 0 o un 1, respectivamente. Además, el memristor puede retener su valor resistivo con el tiempo, incluso cuando esta desconectado del sistema, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de memoria no volátil. Aunque un solo memristor tiene el potencial de almacenar múltiples bits de información, se requiere una mayor densidad de estos dispositivos para ser utilizados como memoria. Por lo tanto, empresas como Knowm Inc., que comercializan memristores, fabrican dispositivos en una topología de barras cruzada. Esta topología consta de filas y columnas conectadas por memristores, creando matrices de estos dispositivos para que puedan ser tratados en la práctica como arreglos de memoria. Gracias a la topología crossbar, se pueden implementar memorias resistivas llamadas ReRAM (Resistive Random Access Memory), donde cada memristor almacena bits de información. Por lo tanto, el departamento de electrónica de la Universidad Técnica Federico Santa Maria ha desarrollado un sistema que incluye hardware en un PCB para un microcontrolador STM32-NUCLEO L476RG, junto con el firmware correspondiente y una interfaz gráfica de usuario, para operar en dispositivos crossbar de dimensiones 2x2 (cuatro celdas de memoria). El propósito del trabajo de memoria presentada es validar el sistema diseñado para gestionar memristores en una topología de barras cruzada de 2x2 y compararlo con un instrumento bien establecido llamado ArC ONE de ArC Instruments. ArC ONE es un instrumento que ofrece varios experimentos para manejar dispositivos de barras cruzada de hasta dimensiones de 32x32. El trabajo de memoria tiene como objetivo mejorar el sistema diseñado a través de caracterizaciones de dispositivos de barras cruzada utilizando ArC ONE como referencia. Implica implementar técnicas de lectura y escritura en los dispositivos para avanzar en la consolidación de un instrumento para gestionar dispositivos crossbar basado en una unidad de microcontrolador (MCU).