211service.com
Flash paměť, která se bude stále zmenšovat
Vědci z Kalifornské univerzity v Los Angeles a jeden z největších výrobců počítačových pamětí, Samsung, vytvořili nový druh flash paměti, která k ukládání informací využívá grafen – atomově silné listy čistého uhlíku – spolu s křemíkem.
Začlenění grafenu by mohlo pomoci rozšířit životaschopnost technologie flash pamětí pro nadcházející roky a umožnit budoucí přenosné elektronice ukládat mnohem více dat.
Výrobci čipů ukládají stále větší množství dat do stejné fyzické oblasti miniaturizací paměťových buněk používaných k ukládání jednotlivých bitů. Uvnitř dnešních flash disků jsou tyto buňky tranzistory s plovoucím hradlem v nanoměřítku. V posledních letech došlo k rychlé miniaturizaci flash buněk, což umožnilo například iPhonu 4 uložit dvakrát více dat než iPhonu 3. Pod určitou velikostí buněk se však křemík stává méně stabilním, což má potenciál zastavit pochod miniaturizace.
Technologie založená na grafenu, jako je tato, ukázala, že tým UCLA a Samsung mohou nechat flash paměť nadále zmenšovat. Prototypy zařízení skupiny jsou popsány online v časopise ACS Nano .
Nenahrazujeme zcela křemík, ale jako úložnou vrstvu používáme grafen, říká Augustin Hong, který na zařízeních pracoval na UCLA a nyní je výzkumným pracovníkem ve Watson Research Center společnosti IBM. Používáme grafen, abychom rozšířili možnosti konvenční technologie.
Prototypy grafenových flash pamětí lze číst a zapisovat do nich s nižší spotřebou energie než konvenční flash paměti a mohou ukládat data stabilněji v průběhu času, i když jsou miniaturizované. Výzkumníci UCLA také prokázali, že splňují průmyslový standard 10letého předpokládaného uchovávání dat – dnešní flash paměť také, ale budoucí verze nemusí. Nejdůležitější je, že grafenové paměťové buňky se navzájem elektricky neinterferují – problém s konvenčními flash buňkami, protože jsou menší, což může způsobit jejich poruchu.
Jiní výzkumníci pracují na radikálně nových druzích počítačových pamětí, které slibují pojmout více dat. Mnohé z těchto alternativ však vyžadují exotické materiály a zcela nové výrobní postupy. Nahrazení křemíku grafenem ve flash paměťových buňkách by mohlo poskytnout jednodušší a praktičtější řešení, alespoň v krátkodobém horizontu.
Grafenové flash paměťové buňky fungují lépe díky neobvyklé chemické struktuře a elektrickým vlastnostem materiálu, říká Kang Wang , profesor elektrotechniky na UCLA, který práci vedl. Část problému s bleskem na bázi křemíku spočívá v tom, že jak se paměťové buňky zmenšují, tranzistorová hradla musí být tlustší ve srovnání se zbytkem obvodu, aby bylo možné uložit dostatečný náboj, a tyto tlusté hradlové buňky mají tendenci rušit své sousedy. . Protože brány vyrobené z grafenu jsou ultratenké, říká Wang, vzájemně se neruší. Grafen může také pojmout mnohem více náboje než křemík, aniž by došlo k jeho úniku – další problém s konvenčním bleskem, protože články jsou miniaturizované.
Grafenové flash paměťové buňky, které výzkumníci vyrobili, jsou zatím relativně velké – v řádu deseti mikrometrů. Ale grafen, na rozdíl od křemíku, nemá žádné známé fyzikální vlastnosti, které by způsobily pokles výkonu, protože zařízení jsou miniaturizována. Výsledky jejich simulace naznačují, že zařízení vyrobená z grafenu lze zmenšit na přibližně deset nanometrů, říká Barbaros Ozyilmaz , odborný asistent fyziky na National University of Singapore, který se na výzkumu nepodílel. Očekává se, že konvenční záblesk bude nestabilní pod 22 nanometrů.
Wang říká, že vědci nyní staví menší grafenové buňky k testování. Jeho skupina na projektu spolupracovala s výzkumníky ze Samsungu a mluví s Micronem o komercializaci.
Jednou otázkou je, kdy začít s uváděním grafenu na komerční výrobní linku, říká Wang. Výroba polovodičů je extrémně dobře kontrolovaný proces – vady v měřítku jednotlivých atomů mohou proměnit vysoce výkonný čip v odpad – takže zavedení nového materiálu zabere mnoho času a péče.
Wang říká, že teoreticky by nemělo být obtížné přidat grafen do čipů, protože materiál je relativně stabilní a lze jej pěstovat na destičkách pomocí procesů, které jsou již běžné v závodech na výrobu čipů.