Foto di Andrey Matveev.

Mentre il mercato della memoria continua a fare i conti con carenze produttive e prezzi elevati, l'ex amministratore delegato di Intel, Pat Gelsinger, ha deciso di puntare su una tecnologia che promette di superare alcuni dei limiti storici delle memorie attuali. Si chiama Z2RAM ed è una nuova architettura sviluppata dalla startup Nagare Labs, che mira a combinare velocità, densità e consumi ridotti in un'unica soluzione. Nagare Labs è nata dalle ricerche condotte presso il Georgia Institute of Technology e ha raccolto un finanziamento iniziale di 5 milioni di dollari guidato da Playground Global, fondo di investimento del quale Gelsinger è partner.

La particolarità della Z2RAM è l'ambizione di riunire le caratteristiche migliori delle tre principali tecnologie di memoria oggi diffuse. L'obiettivo dichiarato è offrire velocità paragonabili alla SRAM utilizzata nelle cache dei processori, densità vicine a quelle della DRAM impiegata come memoria di sistema e possibilità di impilamento verticale simili a quelle della memoria NAND utilizzata negli SSD. Per comprendere la portata del progetto è utile ricordare le differenze tra queste tecnologie. La SRAM è estremamente veloce ma occupa molto spazio sul chip e risulta costosa. La DRAM offre una densità superiore e rappresenta la memoria principale di PC e server, ma garantisce prestazioni inferiori rispetto alla SRAM. La NAND, infine, sacrifica la velocità in favore della capacità, sfruttando la disposizione verticale di numerosi strati di memoria.

La soluzione proposta da Nagare Labs modifica radicalmente la struttura della cella di memoria. Nelle DRAM tradizionali ogni bit viene conservato tramite un transistor e un condensatore. La Z2RAM elimina il condensatore fisico e utilizza due transistor, sfruttando la capacità del secondo transistor per immagazzinare la carica elettrica. Secondo i ricercatori, questo approccio permette letture non distruttive dei dati, evitando la necessità di riscrivere continuamente le informazioni dopo ogni accesso. Un altro elemento fondamentale è l'uso di semiconduttori a ossido e di tecniche di integrazione tridimensionale mediante collegamento ibrido 3D. In pratica, le celle di memoria possono essere impilate verticalmente sopra la logica di elaborazione, una soluzione che ricorda, per certi aspetti, tecnologie già utilizzate nell'industria come il 3D V-Cache di AMD o le memorie HBM destinate ai sistemi per l'intelligenza artificiale.

Nagara sostiene che la prima generazione della Z2RAM possa raggiungere una densità superiore di oltre cinque volte rispetto alla SRAM convenzionale mantenendo una larghezza di banda simile. A parità di superficie occupata, uno spazio capace di contenere 64 megabyte di SRAM potrebbe teoricamente ospitare circa 320 megabyte di Z2RAM. Quanto a Gelsinger, il suo interesse nasce soprattutto dall'evoluzione del mercato dell'intelligenza artificiale: i moderni acceleratori per l'IA richiedono enormi quantità di memoria estremamente veloce e il trasferimento continuo dei dati rappresenta uno dei principali colli di bottiglia dell'intero settore. In un'intervista, l'ex CEO di Intel ha dichiarato: «Fondamentalmente stanno combinando le migliori caratteristiche di DRAM, SRAM e memoria flash in un nuovo dispositivo che è denso come la DRAM, veloce come la SRAM e scalabile come la memoria flash».

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Lo stesso Gelsinger ha evidenziato un problema strutturale dell'industria della memoria, affermando che «non abbiamo avuto grandi innovazioni nella memoria per tre decenni», un giudizio che spiega l'attenzione verso tecnologie capaci di superare gli attuali limiti di densità, consumi e prestazioni. Nonostante le promesse, la Z2RAM resta però nelle fasi iniziali di sviluppo. I prototipi esistono soltanto in ambiente di laboratorio e l'azienda è ancora alla ricerca di partner industriali in grado di trasformare il progetto in una produzione su larga scala; i primi campioni funzionanti non sono attesi prima di circa quattro anni.

Anche la commercializzazione richiederà tempi lunghi. Le stime attuali parlano di un orizzonte che potrebbe avvicinarsi al decennio per una produzione su vasta scala. Ciò significa che la tecnologia non rappresenta una soluzione immediata all'attuale crisi della memoria e non avrà effetti nel breve termine sui prezzi dei moduli RAM destinati ai computer dei consumatori. Le applicazioni più probabili riguardano infatti i centri dati e i sistemi specializzati per l'intelligenza artificiale, dove il costo dell'hardware e il fabbisogno di banda memoria rendono particolarmente interessante qualsiasi innovazione capace di aumentare la quantità di dati disponibili a parità di superficie del chip. Se le promesse tecnologiche verranno mantenute, la Z2RAM potrebbe diventare una delle più importanti evoluzioni nel settore delle memorie dagli anni Novanta a oggi.

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