Реклама

Пам'ять на основі фазового переходу PRAM має усі шанси витіснити NAND

( 3 Голосів, Всередньому: 5.00 із 5 )
Saturday, 15 December 2012

пам'ять PRAMЯпонська Асоціація по створенню енергоефективної електроніки (LEAP) давно поставила собі за мету замінити флеш-пам'ять NAND, що використовується при створенні новомодних SSD-запам'ятовуючих пристроїв, на енергонезалежну пам'ять на основі фазового переходу PRAM. Необхідність заміни NAND пов'язана у першу чергу з проблемою занадто швидкого зношування цього типу пам'яті (NAND-комірка деградує кожного разу, коли на неї подається напруга). 

Що ж стосується PRAM, то цей тип пам'яті відрізняється високою швидкістю роботи (від 5 нс, що лише на 3 нс повільніше, ніж у енергозалежної DRAM) і низьким енергоспоживанням (тут не лише NAND-пам'яті варто турбуватися, але і звичайним жорстким дискам, а якщо ще згадати, що кожна PRAM-комірка здатна переходити в одне з чотирьох можливих станів, то перспективи перед цим типом пам'яті відкриваються взагалі казкові).

Сьогодні більшість PRAM-розробників в якості перемикачів комірок намагаються використовувати тонкоплівкові діоди, експлуатуючи той факт, що збережені в осередках PRAM дані можуть бути перезаписані подачею нереверсивного струму. Теоретично така структура дозволяє досить просто збільшувати щільність комірок та досягти ємності, порівнянної з NAND.

Для очищення совісті варто згадати, що, хоча ReRAM, яка є зовсім новим типом енергонезалежної пам'яті, володіє не меншим потенціалом, ніж PRAM, остання використовує ті ж матеріали, що дуже давно знаходяться у масовому виробництві й успішно застосовуються в якості робочої речовини перезаписуваних оптичних дисків. Надійність, що називається, перевірена часом. Як раз те, чого так не вистачає сучасним SSD.

пам'ять PRAM

Енергонезалежна пам'ять PRAM, створена шість років тому компанією Samsung (фото Samsung).

Основною проблемою, що стоїть на шляху мінімізації комірок пам'яті PRAM, є традиційно висока напруга, необхідна для здійснення перезапису інформації (значно більше 1 В). Прямий наслідок цієї сумної обставини полягає у необхідності створення занадто великих комірок, що дає можливість мінімізувати паразитні струми у сусідніх комірках. Крім того, у базовому принципі роботи PRAM-пам'яті закладена ще одна вельми неприємна проблема. Фазовий перехід - це термічний процес. Умови, при яких відбувається швидка кристалізація робочої речовини, не повинні бути близькі до експлуатаційних - наприклад, кімнатної температури чи температури всередині системного блоку комп'ютера. В іншому випадку час зберігання даних не буде дуже тривалим.

На підставі даних теоретичних розрахунків вчені з LEAP прийшли до висновку, що для вирішення проблеми високих струмів перезапису інформації необхідно зменшити теплопровідність і одночасно підвищити опір робочого матеріалу комірок PRAM. Розроблена ними комп'ютерна модель перемикання речовини з кристалічного стану в аморфний і назад не лише виявилася достовірною, але і дозволила провести деякі кількісні оцінки необхідних змін у властивостях робочого матеріалу.

Так, було прийнято рішення внести до складу робочої речовини Ge2Sb2Te5 діелектричну добавку, точні необхідні кількості якої визначалися експериментальним шляхом. У підсумку розробникам вдалося знизити напругу струму перезапису на 68% у порівнянні з традиційними комірками на основі чистого Ge2Sb2Te5 - чого цілком достатньо для досягнення рівня ємності NAND-пам'яті.

Далі - більше ... Виявилося, що внесені зміни дуже добре позначилися і на іншому критичному параметрі - робочому інтервалі температур, в якому нові PRAM-комірки здатні надійно зберігати закладену у них інформацію. Замість колишньої межі у 50 °C (у деяких комп'ютерних корпусах температура може бути набагато вище) нова робоча речовина з діелектричною добавкою дозволяє використовувати PRAM-пам'ять при температурах аж до 150 °C, чого з надлишком вистачить для більшості практичних завдань.

І ще один цвях у кришку NAND-ящика: кількість циклів перезапису комірок PRAM на основі нового матеріалу досягає 107 (порівняйте з жалюгідними 10-100 тисячами циклів для найкращих представників сімейства NAND).

 

 

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: science.compulenta.ru