Разработана новая перспективная технология памяти
Ученые из компаний IBM, Macronix и Qimonda сообщили о результатах совместного исследовательского проекта, позволяющих значительно ускорить разработку компьютерной памяти нового типа, которая в будущем может прийти на смену устройствам флэш-памяти, широко используемым в компьютерах и бытовой электронике, например в цифровых камерах и портативных аудиоплейерах.
Результаты проекта открывают серьезный потенциал памяти с изменяемым фазовым состоянием (Phase Change Memory, PCM), которая будет работать значительно быстрее и будет меньше по размеру, чем флэш-память - обеспечивая создание нового поколения энергонезависимых устройств памяти высокой плотности и более совершенной электронной аппаратуры. Для того чтобы хранить информацию, энергонезависимым устройствам памяти не требуется электроэнергия. Сочетая энергонезависимость с высокой производительностью и надежностью, технология PCM позволит также проложить путь к разработке универсальной памяти для мобильных устройств.
Работая вместе в исследовательских лабораториях IBM, ученые спроектировали, разработали и продемонстрировали опытный образец памяти с изменяемым фазовым состоянием, которая работает в 500 раз быстрее, чем флэш-память, потребляя при этом в два раза меньше электроэнергии для записи данных в ячейку. Поперечное сечение устройства составляет 3х20 нанометров, что значительно меньше размеров выпускаемых сегодня устройств флэш-памяти и соответствует возможностям в области изготовлению микросхем, которые отрасль планирует получить к 2015 году. Результаты проекта показывают, что, в отличие от флэш-памяти, PCM позволяет совершенствовать технологии памяти, которая будет становиться все миниатюрнее в соответствии с Законом Мура.
Ячейки компьютерной памяти хранят информацию - в виде нулей и единиц - в структуре, которая обеспечивает быстрое переключение между двумя легко различаемыми состояниями. В настоящее время большинство технологий памяти основывается на наличии или отсутствии электрического заряда, заключенного в миниатюрной замкнутой области ячейки. Самая быстрая и самая экономичная архитектуры памяти - SRAM и DRAM, соответственно - используют ячейки памяти, для которых свойственна утечка заряда, поэтому они должны снабжаться энергией постоянно и, в случае DRAM, часто обновляться. Подобная энергозависимая память теряет хранимую информацию при каждом отключении электроэнергии.
Большая часть используемых сегодня устройств флэш-памяти имеет ячейку хранения с "плавающим затвором", призванным предотвращать утечку заряда. В результате флэш-память удерживает хранимые данные, и электроэнергия требуется только для чтения, записи и удаления информации. Подобная энергонезависимость способствовала широкому распространению флэш-памяти в работающих от аккумуляторов портативных электронных устройствах. Энергонезависимое удержание данных могло бы обеспечивать значительные преимущества и в случае применения такой памяти в компьютерных системах, однако запись данных во флэш-память осуществляется в тысячи раз медленнее, чем в DRAM или SRAM. Кроме того, ячейки флэш-памяти разрушаются и становятся ненадежными после примерно 100000 операций записи.
При использовании в бытовой электронике подобный недостаток, как правило, несущественен, однако он является еще одним фактором, препятствующим использованию флэш-памяти, если необходимо часто выполнять операции записи, например как основную память компьютера или буферную память в сетевых устройствах или системах хранения. Третьей проблемой будущего развития флэш-памяти является чрезвычайная сложность задачи сохранения энергонезависимости существующей архитектуры ячейки при уменьшении ее размеров, по Закону Мура, до менее чем 45 нанометров.
Результаты совместного проекта IBM, Macronix и Qimonda чрезвычайно важны, поскольку они предоставляют новый энергонезависимый материал для памяти с изменяемым фазовым состоянием, обеспечивающий 500х повышение производительности в сравнении с флэш-памятью при более чем двукратном снижении энергопотребления и, что самое важное, демонстрирует эти характеристики при уменьшении размеров узла до 22 нанометров - обгоняя на два поколения возможности флэш-памяти с технологией плавающего затвора. В основе технологии PCM лежит использование микроскопического элемента полупроводникового сплава. Новый материал является сложным полупроводниковым сплавом и был разработан методом математического моделирования специально для использования в ячейках памяти с изменяемым фазовым состоянием.
Результаты проекта открывают серьезный потенциал памяти с изменяемым фазовым состоянием (Phase Change Memory, PCM), которая будет работать значительно быстрее и будет меньше по размеру, чем флэш-память - обеспечивая создание нового поколения энергонезависимых устройств памяти высокой плотности и более совершенной электронной аппаратуры. Для того чтобы хранить информацию, энергонезависимым устройствам памяти не требуется электроэнергия. Сочетая энергонезависимость с высокой производительностью и надежностью, технология PCM позволит также проложить путь к разработке универсальной памяти для мобильных устройств.
Работая вместе в исследовательских лабораториях IBM, ученые спроектировали, разработали и продемонстрировали опытный образец памяти с изменяемым фазовым состоянием, которая работает в 500 раз быстрее, чем флэш-память, потребляя при этом в два раза меньше электроэнергии для записи данных в ячейку. Поперечное сечение устройства составляет 3х20 нанометров, что значительно меньше размеров выпускаемых сегодня устройств флэш-памяти и соответствует возможностям в области изготовлению микросхем, которые отрасль планирует получить к 2015 году. Результаты проекта показывают, что, в отличие от флэш-памяти, PCM позволяет совершенствовать технологии памяти, которая будет становиться все миниатюрнее в соответствии с Законом Мура.
Ячейки компьютерной памяти хранят информацию - в виде нулей и единиц - в структуре, которая обеспечивает быстрое переключение между двумя легко различаемыми состояниями. В настоящее время большинство технологий памяти основывается на наличии или отсутствии электрического заряда, заключенного в миниатюрной замкнутой области ячейки. Самая быстрая и самая экономичная архитектуры памяти - SRAM и DRAM, соответственно - используют ячейки памяти, для которых свойственна утечка заряда, поэтому они должны снабжаться энергией постоянно и, в случае DRAM, часто обновляться. Подобная энергозависимая память теряет хранимую информацию при каждом отключении электроэнергии.
Большая часть используемых сегодня устройств флэш-памяти имеет ячейку хранения с "плавающим затвором", призванным предотвращать утечку заряда. В результате флэш-память удерживает хранимые данные, и электроэнергия требуется только для чтения, записи и удаления информации. Подобная энергонезависимость способствовала широкому распространению флэш-памяти в работающих от аккумуляторов портативных электронных устройствах. Энергонезависимое удержание данных могло бы обеспечивать значительные преимущества и в случае применения такой памяти в компьютерных системах, однако запись данных во флэш-память осуществляется в тысячи раз медленнее, чем в DRAM или SRAM. Кроме того, ячейки флэш-памяти разрушаются и становятся ненадежными после примерно 100000 операций записи.
При использовании в бытовой электронике подобный недостаток, как правило, несущественен, однако он является еще одним фактором, препятствующим использованию флэш-памяти, если необходимо часто выполнять операции записи, например как основную память компьютера или буферную память в сетевых устройствах или системах хранения. Третьей проблемой будущего развития флэш-памяти является чрезвычайная сложность задачи сохранения энергонезависимости существующей архитектуры ячейки при уменьшении ее размеров, по Закону Мура, до менее чем 45 нанометров.
Результаты совместного проекта IBM, Macronix и Qimonda чрезвычайно важны, поскольку они предоставляют новый энергонезависимый материал для памяти с изменяемым фазовым состоянием, обеспечивающий 500х повышение производительности в сравнении с флэш-памятью при более чем двукратном снижении энергопотребления и, что самое важное, демонстрирует эти характеристики при уменьшении размеров узла до 22 нанометров - обгоняя на два поколения возможности флэш-памяти с технологией плавающего затвора. В основе технологии PCM лежит использование микроскопического элемента полупроводникового сплава. Новый материал является сложным полупроводниковым сплавом и был разработан методом математического моделирования специально для использования в ячейках памяти с изменяемым фазовым состоянием.
