Del núcleo de ferrita a la MRAM
Hace unos cincuenta años, en la prehistoria de la informática, no había computadoras ni teléfonos móviles en todas partes. Solo el Estado, por lo general los ejércitos o los organismos encargados de recaudar impuestos, tenía acceso a una computadora.
Estamos hablando de una época en la que lo que hoy llamamos «chip» no existía, y el primer microprocesador estaba a años de llegar. Aun así, esas computadoras se las arreglaban para resolver problemas relativamente complejos a una velocidad que dejaba muy atrás el cálculo manual.
En ese contexto, las memorias utilizadas no eran precisamente DDR3 ni nada que se le parezca. Se ensayaron varios tipos de memorias, generalmente electromecánicas, que por supuesto eran muy caras y voluminosas. La que tuvo varios años de servicio y resultó muy fiable fue la memoria de núcleos de ferrita: cada bit era un núcleo, un toroide, por el que pasaban dos alambres que hacían las veces de buses de datos y direcciones. Esas enormes grillas de núcleos de ferrita, víctimas de la miniaturización y de la aparición primero del transistor y después del microchip, desaparecieron del mercado.
Sin embargo, como algunas modas siempre regresan, hace algunos años y gracias a la nanotecnología se comenzó a trabajar en las que hoy llamamos MRAM, por Memoria Magnética de Acceso Aleatorio. No son más que las nietas de las viejas memorias de los primeros ordenadores.
Las MRAM utilizan como medio de almacenamiento una célula magnética en lugar de cargas eléctricas, como hace el resto de las memorias «convencionales».
Desde el punto de vista constructivo, una MRAM no difiere demasiado de las memorias de aquellas computadoras: básicamente consiste en una grilla de conductores con dimensiones cercanas al nanómetro, en cuyas intersecciones se generan minúsculos campos magnéticos que se interpretan como bits. El valor de cada bit, 0 o 1, depende de su orientación. La lectura se efectúa haciendo circular una corriente por estos conductores, que presentan un comportamiento diferente según se encuentren con uno u otro sentido de campo.
El camino al primer chip comercial
En 2003 se presentó un prototipo perfectamente funcional de MRAM, con una capacidad de 128Kb, realizado con tecnología de 0.18 micrómetros. A mediados del año siguiente, Infineon publicó un paper en el que informaba de la creación de la primera MRAM de 16 Mbits. A fines de 2006, la empresa Freescale lanzó al mercado el primer chip MRAM disponible comercialmente, después de más de diez años de investigaciones. Su principal función será dotar de memoria de almacenamiento a cámaras digitales, computadoras, tarjetas tipo smart cards y teléfonos móviles.
Uno de los principales problemas que hubo que resolver antes de sacar al mercado esta memoria, que será el primer producto de nanotecnología en comercializarse de forma masiva, fue evitar que, al intentar leer o escribir una celda, las celdas cercanas también cambiaran su valor. Lo resolvió Motorola: un grupo de investigadores liderado por el recientemente fallecido Leonid inventó un sistema que, según se supo, se basa en enviar las cargas eléctricas en dos pasos. Recordemos que Freescale es una empresa de Motorola que, entre otras cosas, fabrica los micros utilizados en sus teléfonos móviles y también los PowerPC G4 que emplean algunos modelos de Mac.
Qué hace especial a la MRAM
Por supuesto, no es la única particularidad que hace que varias empresas inviertan millones en su desarrollo.
MRAM no requiere prácticamente ciclos de refresco. Las memorias RAM tradicionales, como las DRAM basadas en alguna forma de «capacitor» que almacena una carga eléctrica, deben leerse por completo y volver a escribirse miles de veces por segundo, porque las corrientes de fuga harían que la información se perdiera en unos pocos milisegundos.
Respecto a la velocidad de acceso, no hay limitaciones físicas que impidan alcanzar la velocidad de las RAM estáticas utilizadas como caché en los procesadores, lo que da una idea de su potencial. Una MRAM típica tiene una velocidad de 200Mb/s.
La utilización de campos magnéticos en lugar de electrones para codificar los bits supone un gran ahorro de energía eléctrica, por lo que los primeros dispositivos en incorporar estas memorias serán aquellos que dependen de baterías o pilas.
Un futuro prometedor
Al igual que las PRAM, las memorias magnéticas, de las cuales MRAM es el exponente más avanzado, tienen un futuro promisorio. En la actualidad, Freescale, líder indiscutido en este tipo de tecnología, tiene más de 200 patentes en Estados Unidos sobre procesos relacionados con estas memorias. Pero no está solo: al menos 15 compañías de semiconductores han lanzado o tienen en sus planes inmediatos lanzar algún tipo de memoria magnética.
Si bien tienen un pie anclado en el pasado, las memorias magnéticas han demostrado su viabilidad en un mundo donde todo se hace cada vez más pequeño. De la mano de la nanotecnología, prometen en un par de años revolucionar la electrónica de consumo, particularmente por su muy bajo consumo y por la facilidad con que pueden integrarse junto con las funciones lógicas CMOS tradicionales.
Aun cuando las predicciones en el mundo de la tecnología suelen fallar estrepitosamente (¿alguien recuerda el «efecto 2k»?), tanto MRAM como otras tecnologías relativamente nuevas, tales como las PRAM, parecen candidatas firmes a reemplazar tipos de memorias existentes.
Como están las cosas, parece muy probable que su próximo teléfono celular o reproductor de MP3 venga equipado con alguno de estos nuevos tipos de RAM.
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