211service.com
Hustší a rychlejší paměť výzvy DRAM i Flash
Nový typ paměťového čipu, který začínající společnost právě začala testovat, by mohl budoucím chytrým telefonům a dalším výpočetním zařízením zvýšit rychlost i úložiště. Technologie, známá jako křížová paměť, dokáže ukládat data přibližně 40krát tak hustě, než nejkompaktnější paměť, která je dnes k dispozici. Je také rychlejší a energeticky účinnější.
Více paměti: Paměťové úložné zařízení zobrazené na tomto snímku z elektronového mikroskopu by mohlo umožnit dramatické skoky v kapacitě paměťových karet a dalších úložišť digitálních dat.
Schopnost této technologie uložit velké množství dat na malý prostor by mohla znamenat, že nahradí flash paměťové čipy, které jsou základem paměťových karet, některých pevných disků a vnitřního úložiště mobilních zařízení. K datům lze přistupovat a zapisovat je do příčné paměti dostatečně rychle, abyste viděli, že mohou také konkurovat DRAM, používané jako krátkodobá paměť, ve výpočetních zařízeních. Tato technologie je výrazně energeticky účinnější než flash i DRAM.
Bude mnohem hustší a rychlejší než blesk, protože není založen na pohybu elektronů kolem nebo na tranzistorech, říká Wei Lu , profesor na University of Michigan, jehož výzkum vedl k rozvoji příčné paměti. Lu je také spoluzakladatel a hlavní vědec startupu Crossbar se sídlem v Santa Clara v Kalifornii, který tuto technologii komercializuje. Poznamenává, že zpočátku společnost vyvíjí svou technologii, která nahradí flash úložiště.
Demonstrační příčné paměťové čipy vyrábí společnost TSMC, největší smluvní výrobce čipů na světě. Crossbar říká, že současná verze technologie dokáže uložit jeden terabajt dat (1000 gigabajtů) na jeden čip o velikosti 200 milimetrů čtverečních, což je zhruba velikost poštovní známky. Pro srovnání, nejhustší flash paměťové čipy na současném trhu ukládají na jeden čip 16 gigabajtů. Nejmenší takový čip, který Micron představil letos v květnu, má plochu 144 čtverečních milimetrů.
Příčná paměť se tak nazývá kvůli jednoduché struktuře nanoměřítek používané k ukládání dat. Dvě vrstvy rovnoměrně rozmístěných tyčovitých elektrod jsou naskládány na sebe, přičemž tyče horní vrstvy jsou orientovány pod úhlem 90 stupňů k těm ve vrstvě pod ní, aby vytvořily mřížku. Bity dat – 1s a 0s – jsou uloženy na každém ze spojení, kde se kříží elektrody z různých vrstev.
Tato základní příčná architektura byla léta používána jako základ nových myšlenek v elektronice, včetně paměti (viz Molekulární paměť ). Verze Lu se však liší v tom, jak ukládá data na spojích, přičemž na každém spoji používá jednoduchou distanční vložku vyrobenou z amorfního křemíku spíše než exotičtější materiál.
V čipech Crossbar odděluje tato vložka elektrodu od horní vrstvy, vyrobené ze stříbra, od spodní vrstvy vyrobené z nekovového vodiče. Bity se ukládají tak, že se tato rozpěrka překlopí mezi izolátorem a vodičem – někdy umožňuje průchod proudu mezi horní a spodní elektrodou, někdy proud blokuje. Distanční vložka si může zachovat svůj stav, a tedy trochu, bez napájení.
Data se zapisují přivedením specifického řídicího napětí na konkrétní křížový spoj. Aplikace kladného napětí způsobí, že nanočástice stříbra vyklouznou z horní tyče do křemíkové rozpěrky a nakonec proniknou dostatečně daleko, aby vytvořily elektrickou cestu mezi horní a spodní tyčí, aby mohl proudit proud. Použití záporného řídicího napětí může tento proces zvrátit. Data se načítají z paměti příčníku testováním vodivosti každého spoje.
V demonstračních čipech, které se dnes vyrábějí, je jedna vrstva příčných paměťových struktur naskládána na vrstvu konvenčních křemíkových obvodů CMOS. Tento obvod čte, zapisuje a maže data z příčných paměťových vrstev.
Společnost Crossbar, která získala investiční financování ve výši 25 milionů dolarů od společností Kleiner Perkins Caufield & Byers, Artiman Ventures a Northern Light Venture Capital, začala pracovat na komercializaci výzkumu Lu v roce 2010. Klíčovou součástí vývojového procesu bylo přizpůsobení nové technologie pro hromadnou výrobu. ve stávajících továrnách na výrobu čipů, říká Lu. Bylo vyžadováno experimentování, aby se zjistilo, jak uložit nové příčné struktury na konvenční obvody CMOS. Nechcete kontaminovat vrstvu CMOS nebo zvýšit teplotu natolik, že se poškodí, říká Lu.
Technologie Crossbar se připravuje na trh v době, kdy se výrobci pamětí snaží vymáčknout větší hustotu dat ze stávajících metod výroby flash pamětí, říká Brian Cronquist, viceprezident společnosti Monolitické 3D , společnost vyvíjející návrhy architektury 3D čipů. Způsoby, které používali pro škálování flash paměti, už nefungují.
Flash paměťové čipy ukládají data jako ostrůvky náboje na povrchu, ale tyto ostrůvky nemohou být zabaleny těsněji než dnes, takže zlepšení hustoty je prakticky nemožné. To přimělo Samsung a Toshibu k práci na 3D flash paměťových čipech, které hromadí více povrchů pro ukládání náboje. Samsung začátkem tohoto roku vyrobil pracovní čipy připravené pro sériovou výrobu.
Cronquist však říká, že tento přístup nepřinese zisky po dobu delší než několik let, takže bude muset převzít nová technologie. Crossbar’s je jedním z možných uchazečů, říká, mimo jiné ve vývoji.
Jedním z nich je HP, založený na elektrické součástce známé jako memristor, o které se předpovídalo, že bude existovat v roce 1971, ale poprvé byla vyrobena až v roce 2008 (viz paměť Memristor připravena pro výrobu). Společnost HP ještě loni uvedla, že tuto technologii spustí koncem roku 2013, ale své plány nedávno nepotvrdila.