Memoria no volátil

Las ROM de máscara solo son programables de fábrica y se utilizan normalmente para productos de gran volumen que no requieren actualización después de la fabricación del dispositivo de memoria.

La memoria de solo lectura programable (PROM) se puede modificar una sola vez después de su fabricación mediante un programador de PROM . La programación suele realizarse antes de instalar el dispositivo en su sistema de destino, normalmente un sistema embebido . La programación es permanente y cualquier modificación posterior requiere la sustitución del dispositivo. Los datos se almacenan modificando físicamente (grabando) las zonas de almacenamiento del dispositivo.

Una EPROM es una ROM borrable que se puede modificar varias veces. Sin embargo, para escribir nuevos datos en una EPROM se requiere un circuito programador especial. Las EPROM tienen una ventana de cuarzo que permite borrarlas con luz ultravioleta, pero todo el dispositivo se borra de una sola vez. Se puede implementar un dispositivo programable una sola vez (OTP) utilizando un chip EPROM sin la ventana de cuarzo; esto resulta menos costoso de fabricar. Una EEPROM ( memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente ) utiliza voltaje para borrar la memoria. Estos dispositivos de memoria borrable requieren un tiempo considerable para borrar y escribir nuevos datos; por lo general, no están configurados para ser programados por el procesador del sistema de destino. Los datos se almacenan mediante transistores de puerta flotante , que requieren voltajes de operación especiales para atrapar o liberar carga eléctrica en una puerta de control aislada para almacenar información.

La memoria flash es un chip de estado sólido que mantiene los datos almacenados sin necesidad de una fuente de alimentación externa. Es muy similar a la EEPROM; se diferencia en que las operaciones de borrado deben realizarse por bloques y su capacidad es sustancialmente mayor que la de una EEPROM. Los dispositivos de memoria flash utilizan dos tecnologías diferentes —NOR y NAND— para mapear los datos. La memoria flash NOR proporciona acceso aleatorio de alta velocidad, leyendo y escribiendo datos en ubicaciones de memoria específicas; puede recuperar incluso un solo byte. La memoria flash NAND lee y escribe secuencialmente a alta velocidad, gestionando los datos en bloques. Sin embargo, es más lenta en la lectura que la NOR. La memoria flash NAND lee más rápido de lo que escribe, transfiriendo rápidamente páginas completas de datos. Más económica que la memoria flash NOR a altas densidades, la tecnología NAND ofrece mayor capacidad para el mismo tamaño de silicio. ^{[ 4 ]}

La memoria RAM ferroeléctrica ( FeRAM , F-RAM o FRAM ) es un tipo de memoria de acceso aleatorio similar en su construcción a la DRAM . Ambas utilizan un condensador y un transistor, pero en lugar de una simple capa dieléctrica , una celda F-RAM contiene una fina película ferroeléctrica de titanato de zirconato de plomo [ Pb(Zr,Ti)O₃ _] , comúnmente conocido como PZT. Los átomos de Zr/Ti en el PZT cambian de polaridad en un campo eléctrico, produciendo así un interruptor binario. Gracias a que el cristal de PZT mantiene la polaridad, la F-RAM conserva su memoria de datos cuando se interrumpe o se corta la alimentación.

Debido a esta estructura cristalina y a cómo se ve influenciada, la F-RAM ofrece propiedades distintas a las de otras opciones de memoria no volátil, incluyendo una durabilidad extremadamente alta, aunque no infinita (superando los 10¹⁶ ^ciclos de lectura/escritura para  dispositivos de 3,3 V), un consumo de energía ultrabajo (ya que la F-RAM no requiere una bomba de carga como otras memorias no volátiles), velocidades de escritura de un solo ciclo y tolerancia a la radiación gamma. ^{[ 5 ]}

La memoria RAM magnetoresistiva almacena datos en elementos de almacenamiento magnético denominados uniones túnel magnéticas (MTJ). La primera generación de MRAM, como la de 4 Mbit de Everspin Technologies  , utilizaba escritura inducida por campo. La segunda generación se desarrolla principalmente mediante dos enfoques: la conmutación asistida térmicamente (TAS) ^{[ 6 ]} , desarrollada por Crocus Technology , y el par de transferencia de espín (STT), desarrollado por Crocus , Hynix , IBM y otras empresas. ^{[ 7 ]}

La memoria de cambio de fase almacena datos en vidrio de calcogenuro , que puede cambiar reversiblemente de fase entre el estado amorfo y el cristalino , mediante calentamiento y enfriamiento del vidrio. El estado cristalino tiene baja resistencia, y la fase amorfa tiene alta resistencia, lo que permite conmutar corrientes para representar los estados digitales 1 y 0. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

La memoria FeFET utiliza un transistor con material ferroeléctrico para retener permanentemente su estado.

La memoria RRAM (o ReRAM) funciona modificando la resistencia de un material dieléctrico de estado sólido, conocido como memristor. La ReRAM genera defectos en una fina capa de óxido, denominados vacantes de oxígeno (ubicaciones de enlaces de óxido donde se ha eliminado el oxígeno), que posteriormente pueden cargarse y desplazarse bajo la acción de un campo eléctrico. El movimiento de los iones de oxígeno y las vacantes en el óxido es análogo al movimiento de electrones y huecos en un semiconductor.

Aunque inicialmente se consideró que la ReRAM era una tecnología de reemplazo para la memoria flash, las ventajas en cuanto a costo y rendimiento no han sido suficientes para que las empresas procedan con el reemplazo. Aparentemente, se puede utilizar una amplia gama de materiales para la ReRAM. Sin embargo, el descubrimiento ^{[ 10 ]} de que el popular dieléctrico de puerta de alta constante dieléctrica HfO₂ _puede utilizarse como ReRAM de bajo voltaje ha animado a los investigadores a explorar más posibilidades.