Avanços na Memória DRAM: Ciência Europeia Impulsiona Adoção de Estruturas Tridimensionais
Pesquisadores europeus deram um passo significativo na evolução da memória dinâmica de acesso aleatório (DRAM) com a introdução de técnicas para o crescimento epitaxial de multicamadas de silício e silício-germanio (Si/SiGe). Este avanço, descrito em um artigo da revista Applied Physics em agosto de 2025, liderado por R. Loo e colaboradores da Imec, promete transformar a arquitetura da memória, movendo-se de estruturas bidimensionais para soluções tridimensionais mais densas e eficientes.
O trabalho enfatiza a produção controlada de até 120 bilayers de Si/Si0.8Ge0.2, totalizando 241 subcamadas depositadas sobre obleas de 300 milímetros. Essa realização se aproxima da viabilidade da DRAM empilhada em 3D, uma abordagem que busca substituir os canais verticais tradicionais por estruturas horizontais, inspiradas no conceito Gate-All-Around dos transistores MOSFET.
Por muitos anos, o aumento da capacidade da DRAM baseou-se na redução do tamanho dos transistores, seguindo a Lei de Moore. No entanto, as limitações físicas desse método tornaram seu avanço insustentável. O foco atual recai sobre a integração tridimensional, que permite a adição de camadas para aumentar a densidade sem a necessidade de miniaturizar cada célula de memória.
Os pesquisadores conseguiram empilhar até 120 pares de camadas de silício e germanio, mantendo a qualidade cristalina nas regiões centrais das obleas. Apesar de surgirem dislocações de rede nas bordas, esforços foram feitos para mitigá-las, como a redução da concentração de germanio e a introdução de pequenas quantidades de carbono na rede cristalina.
Um dos desafios enfrentados no processo de epitaxia multicamada foi a uniformidade na deposição. As variações de temperatura geradas pela superfície do reator causaram inconsistências no crescimento das camadas, um problema que está sendo abordado por meio de novas técnicas de controle térmico.
O uso do germanio é crítico, pois facilita processos de gravação lateral que definem os canais de memória. No entanto, a redução de sua concentração para evitar dislocações apresenta um dilema, diminuindo a eficácia de gravação. A pesquisa está explorando como equilibrar esses dois fatores.
Os impactos dessa pesquisa não são apenas teóricos. As técnicas desenvolvidas têm implicações diretas na indústria de memória, prevendo uma transição para estruturas de canal horizontal em 3D, que atenderão à crescente demanda por armazenamento de alto desempenho.
Em suma, o progresso no crescimento epitaxial de multicamadas Si/SiGe representa um marco na busca por memórias DRAM mais rápidas e eficientes, um desenvolvimento crucial em uma era de crescimento de dados exponenciais, impulsionando a próxima revolução em computação e inteligência artificial.
