Durante los últimos 15 años, la investigación en torno a la tecnología emergente de dispositivos memristivos, también conocidos como dispositivos ReRAM o memristors, ha crecido enormemente. Se trata de componentes electrónicos que tienen la capacidad de almacenar información en forma de resistencia, la cual es modificable mediante el voltaje aplicado a sus terminales de forma no volátil.
Esta tecnología sigue madurando y hoy existen varias empresas en todo el mundo que la incorporan a sus productos electrónicos y/o soluciones innovadoras. Los memristors son además los equivalentes circuitales de las sinapsis neuronales, y pueden ser utilizados para el desarrollo de computadoras neuromórficas que podrían potenciar enormemente las aplicaciones de inteligencia artificial.
En paralelo, se está introduciendo en los laboratorios de universidades como parte de las asignaturas de electrónica, pero a un ritmo más lento del esperado. Todavía el costo de estos dispositivos es alto, en comparación con otros utilizados en la implementación de circuitos electrónicos. Además, requieren de un tratamiento riguroso para el desarrollo de proyectos electrónicos. Un memristor “se daña” cuando ya no es capaz de modificar su resistencia significativamente, dejando de responder a las señales aplicadas, lo cual significa pérdida de la información almacenada.
Desde hace varios años, la empresa estadounidense Knowm Inc. comercializó una tecnología de dispositivos memristivos, que vienen encapsulados de manera adecuada para ser utilizados fácilmente en proyectos de diseño electrónico. El siguiente paso para masificar el uso de esta tecnología en la academia, consiste en facilitar el trabajo práctico y de caracterización eléctrica, mediante un kit de instrumentación fácil y seguro de usar y además compatible con equipos que comúnmente están en los laboratorios docentes de electrónica.
En este escenario, el investigador del Centro Avanzado de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, AC3E, Dr. Ioannis Vourkas, con más de una década de experiencia en investigación en torno a los dispositivos memristivos, trabaja en el desarrollo de una plataforma que permitiría la caracterización y estudio estadístico del comportamiento conmutativo estos dispositivos a la hora de modificar su resistencia, facilitando el estudio de sus capacidades y limitaciones, para ser considerados al momento de utilizarlos en proyectos electrónicos. “La identificación del rango de voltajes necesarios a aplicar y de las resistencias posibles de alcanzar sin dañar los dispositivos, requiere de experimentos bien diseñados que permitan explorar y validar las características que el usuario busca, lo que sin duda requiere supervisión y ayuda de un experto”, destacó el académico.
En este desafío, surge la iniciativa kit “RevI-Ve” (Visual I-V measurement Environment for ReRAM devices), desde un proyecto de innovación impulsado por Dr. Vourkas, junto a los investigadores del Centro y académicos del Departamento de Electrónica de la UTFSM, Dr. Christian Rojas y Dr. Marcelo Perez. Se trata del desarrollo de un sistema que consiste en una interfaz gráfica (software) que permite ocupar las funcionalidades de un instrumento comercial de la empresa Digilent, denominado “Analog Discovery 2 (AD2)”, que es a la vez osciloscopio y generador de señales. La plataforma RevI-Ve contempla una gama de topologías circuitales a elegir para el control del voltaje o de la corriente en los dispositivos memristivos, contribuyendo a la investigación en el entorno académico y a aquellas empresas que requieran acercarse a esta tecnología.
“El kit cuenta con un software que reúne todos los experimentos más comúnmente utilizados para la caracterización de dispositivos memristivos. La planificación de las señales a aplicar para cada experimento suele tomar mucho tiempo, lo que ya no sería problema, dado que el kit RevI-Ve permite la realización de éstos en cuestión de segundos. Además, el software entrega la opción de trabajar con tres distintas topologías circuitales, que vienen desarrolladas en una placa de circuitos impresos (PCB), diseñada ad-hoc para los experimentos que el software soporta, minimizando la posibilidad de error por culpa del usuario”, destacó el Dr. Vourkas.
El kit RevI-Ve es resultado de un trabajo riguroso de investigación y desarrollo, al cual contribuyeron ingenieros del Centro AC3E y varios estudiantes del Departamento de Electrónica de la UTFSM. En su versión actual, el kit facilita el trabajo experimental, tanto de estudiantes, como investigadores no iniciados en el ámbito, para un trabajo seguro con los dispositivos memristivos minimizando las posibilidades de dañarlos. Podría estar en cualquier laboratorio de investigación o docente, facilitando la incorporación de esta materia al currículo de asignaturas básicas de electrónica, de forma masiva. ” Consideramos importante hacer nuestro kit compatible con los equipos portátiles y de bajo costo de Digilent, que fueron adquiridos por muchas Universidades en los últimos años. Imagínense que, en todas estas instituciones, los estudiantes puedan aprender sobre memristors usando nuestro kit, lo cual podría ser adquirido de forma masiva gracias a su bajo costo, promoviendo la investigación y el desarrollo de ideas innovadoras en torno a la electrónica” afirmó Dr. Vourkas.
