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ULTRARAM: entenda a memória que une RAM e armazenamento

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Cientistas da Universidade de Lancaster anunciaram ter atingido uma etapa importante no desenvolvimento da ULTRARAM — sua fabricação com uso de um dos semicondutores mais comuns na indústria de eletrônicos, o silício. Isso coloca a tecnologia, que promete revolucionar a computação ao unir RAM e armazenamento em um único tipo de memória, um passo adiante no rumo da produção em massa, momento em que finalmente poderá ser popularizada.

RAM vs Armazenamento: principais diferenças

Resumidamente, os computadores modernos combinam dois tipos de memória para funcionar — a DRAM, Dynamic Random Access Memory, ou Memória de Acesso Randômico Dinâmico, e a Flash para armazenamento. Cada uma delas tem peculiaridades que as tornam ideais para os usos aos quais são destinadas.

A DRAM é a mais veloz das duas e, como seu nome sugere, é o tipo utilizado como RAM de computadores e smartphones, sendo acessada constantemente para que CPU, GPU e outros componentes tenham acesso aos dados que precisam para realizar cálculos, característica pela qual traz “acesso randômico” no nome. Além disso, por precisarem ser atualizadas constantemente, a cada ciclo de funcionamento, são chamadas de dinâmicas.

 

Memórias DRAM, como a DDR, são velozes, mas voláteis, perdendo os dados sempre que o computador é desligado (Imagem: Reprodução/Corsair)

Apesar da velocidade, o que seria benéfico também para armazenamento, as DRAM só conseguem manter as informações enquanto estiverem recebendo eletricidade — assim que o computador é desligado, todos os dados registrados são perdidos, inviabilizando dessa forma sua aplicação em armazenamento. Também por esse motivo, são identificadas como memórias voláteis.

As memórias Flash seguem o caminho oposto, ao conseguirem manter os dados mesmo quando não estão recebendo eletricidade, sendo ideais para o armazenamento de dados importantes e que precisam ficar registrados por períodos indeterminados, e portanto conhecidas como não-voláteis. Em contrapartida, essas memórias são significativamente mais lentas que as DRAM, por mais que já consigam alcançar taxas consideráveis de transmissão atualmente.

Memórias Flash, como as utilizadas em SSDs, são não voláteis, mantendo os dados mesmo quando não há energia, mas são significativamente mais lentas que as DRAM (Imagem: Reprodução/Kingston)

O desenvolvimento de uma memória que unisse os benefícios de ambas é buscado há anos e, antes mesmo da ULTRARAM, chegou a ter moderado sucesso com algumas iniciativas, como a Optane, desenvolvida pela Intel, mas que foi recentemente aposentada.

Intel Optane foi tentativa de união mais popular

Em parceria com a Micron, a Intel anunciou em 2015 a marca Optane, que utilizaria um novo tipo de memória, a 3D XPoint, para unir os benefícios da DRAM e das memórias Flash. Além de latências baixíssimas, a 3D XPoint, cujo nome vem da estrutura agrupada em múltiplas camadas de linhas, teve como principais destaques a não volatilidade e o método pelo qual os dados eram armazenados.

Em vez de exigir o registro de blocos de dados, caso da Flash, essas memórias possibilitavam o armazenamento de bytes, ao substituir o processo de registro de carga ou capacitância pela resistência elétrica, que define então o valor do bit armazenado. A linha Intel Optane era oferecida nos formatos DIMM, que atuavam como um híbrido de RAM e armazenamento, sendo compatíveis com slots DDR4 apesar de exigir suporte do chipset e da CPU, bem como em SSDs.

Os últimos dispositivos da linha Intel Optane para usuários comuns foram descontinuados em janeiro de 2021, com o encerramento das séries 900P, 905P, 800P e M10. Um último modelo de SSD híbrido, o Optane Memory H20, com memórias Optane e Flash, chegou a ser lançado, mas era compatível apenas com notebooks e já é encontrado com dificuldade.

Apesar da saída do mercado consumidor e da venda da divisão de memórias NAND (um tipo de memória Flash), vale destacar que o componente não foi completamente abandonado, já que continua a atuar em servidores e no mercado corporativo. Um dos modelos mais recentes é o Optane DC P5800X, baseado na memória 3D XPoint de segunda geração e munido de barramento PCIe 4.0, com velocidades de até 7,4 GB/s, vendido por mais de US$ 3.500 (~R$ 18.400).

ULTRARAM: benefícios e o futuro

É esse vácuo deixado por soluções como a Intel Optane que a ULTRARAM pretende preencher, ao trazer ao silício, o semicondutor mais comum na fabricação de chips, características até então vistas apenas em compostos semicondutores destinados à fabricação de LEDs, lasers, sensores infravermelhos e outros dispositivos fotônicos, ou seja, que manipulam luz.

Segundo os pesquisadores, os testes em silício já superam os resultados encontrados pelo uso de arsenieto de gálio, um dos compostos semicondutores, o que deve permitir sua fabricação em massa, ponto essencial para a popularização da tecnologia.

Ainda de acordo com os estudiosos, além das velocidades de comunicação semelhantes às oferecidas pela DRAM, a ULTRARAM oferecerá “tempos de armazenamento de pelo menos 1.000 anos”, enquanto sua velocidade de mudança de estado e durabilidade dos ciclos de registro e exclusão de dados é de “100 a 1.000 vezes maior que os das memórias Flash”. Por ser uma tecnologia nova, ainda é cedo para afirmarmos que as novas memórias cumprirão as promessas, mas o futuro é promissor.

O esquema mostra um conceito de dispositivo munido de ULTRARAM, com destaque para estruturas como o Floating Gate (Porta Flutuante) (Imagem: Universidade de Lancaster)

Teoricamente, caso os gigantescos ganhos prometidos sejam realmente atingidos, o novo padrão de memória deve aproximar a indústria do chamado In-Memory Processing, ou Processamento em Memória, em tradução livre.

O nome é autoexplicativo: em vez de contarmos com conjuntos de memórias separados para armazenamento e RAM, a ULTRARAM atuaria como ambos. A Samsung é um exemplo das gigantes que tentam atingir esse feito com outros tipos de memória, como HBM2 e GDDR6.

Os processadores, placas de vídeo e outros componentes teriam acesso direto ao armazenamento, que teria a mesma velocidade de memórias DRAM, deixando assim de afetar a performance do sistema. Isso teria ainda um efeito muito positivo no consumo de energia, já que não apenas teríamos um componente a menos para alimentar, como ainda o acesso aos dados seria feito de forma mais rápida e eficiente.

 

 

 

Origem: Canaltech.
João Marcelo de Assis Peres

joao.marcelo@guiadocftv.com.br

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