211service.com
Et hukommelsesgennembrud
I løbet af det seneste årti har flash-hukommelse ændret elektroniklandskabet, hvilket giver os robust opbevaring i små enheder som iPods og mobiltelefoner. Efterhånden som chipstørrelserne skrumper, ved ingeniører, at der vil være grænser for flash-ydeevne, og de har kigget efter en erstatningsteknologi kaldet faseskiftehukommelse. I dag annoncerede Intel et forskningsfremskridt, der fordobler lagerkapaciteten af en enkelt faseskiftende hukommelsescelle. Denne nye tilgang er også implementeret i chippen via algoritmer, så den ikke vil øge omkostningerne til den eksisterende faseskifte-hukommelsesfremstillingsproces.
Meget mere hukommelse: En hukommelsescelle (vist ovenfor) i en faseændringshukommelseschip gemmer data ved at opretholde en bestemt fysisk tilstand eller orientering af atomer. Et varmelegeme i cellen (den mørke lodrette linje) opvarmer materialet, så det kan ændre tilstand. Tidligere blev der kun brugt to stater. Intel har nu vist, at der er to mere adskilte tilstande, der kan bruges til at lagre data, hvilket effektivt fordobler kapaciteten af en hukommelsescelle.
Faseændringshukommelse adskiller sig fra andre solid-state hukommelsesteknologier såsom flash og random access memory, fordi den ikke bruger elektroner til at gemme data. I stedet er det afhængigt af materialets eget arrangement af atomer, kendt som dets fysiske tilstand. Tidligere blev faseændringshukommelse designet til kun at drage fordel af to tilstande: en hvor atomer er løst organiseret (amorfe), og en anden hvor de er stift struktureret (krystallinske).
Men i et papir fremlagt på International Solid State Circuits Conference i San Francisco illustrerede forskere, at der er to mere adskilte tilstande, der falder mellem amorf og krystallinsk, og at disse tilstande kan bruges til at lagre data.
At lave deres hukommelsesceller, Intel og partner ST Mikroelektronik brugt et materiale kaldet GST, en type glas, der har fysiske tilstande, der reagerer på varme. En lille varmelegeme, styret af algoritmer i chippen, ændrer tilstanden af GST ved at opvarme en hukommelsescelle, indtil den når en af fire forskellige tilstande. (Ældre systemer brugte samme tilgang, men arbejdede kun med to stater.) Intels teknologichef, Justin Rattner, siger, at forskerne brugte nye programmeringsalgoritmer til at ændre mængden af varme, hver celle modtager, og dermed kontrollere dens tilstand: Vi kan gøre dette med succes med et array af rimelig størrelse, og gør det ved hastigheder, der er kommercielt levedygtige, siger han. Cellen aflæses derefter ved at måle dens elektriske modstand mellem to elektroder. Modstanden angiver cellens tilstand, fordi hver tilstand har forskellige elektriske egenskaber.
Ved at tilføje to bits pr. celle har Intel og ST Microelectronics sat faseskiftehukommelse på niveau med nutidens flash-teknologi, siger H.-S. Philip Wong , professor i elektroteknik ved Stanford University. Intel har allerede mestret et lignende trick med flashhukommelse, hvor der kan lagres mere end én bit pr. hukommelsescelle, siger han, så dette er en logisk progression for faseskiftehukommelse. Det er ret vigtigt at udvikle denne multi-bit-lagringsteknologi, siger Wong. Hvis du ikke kan gøre det, så er du ringere stillet med en faktor to.
En af de funktioner, der gør faseskift så overbevisende som et flash-alternativ, er, at det har de samme fordele som flash med hurtigere hastighed, siger Jim Handy , analytiker ved Objektiv Analyse , et halvledermarkedsundersøgelsesfirma. Ligesom flash er faseskiftehukommelse en ikke-flygtig hukommelse, der kan gemme bits selv uden strømforsyning. Men i modsætning til flash kan data skrives til celler meget hurtigere, med hastigheder, der kan sammenlignes med den dynamiske og statiske tilfældige hukommelse (DRAM og SRAM), der bruges i alle computere og mobiltelefoner i dag. I øjeblikket, forklarer Handy, bruger computer- og mobiltelefoningeniører DRAM eller SRAM kombineret med flash. DRAM og SRAM bruges til at læse og skrive data hurtigt; flash bruges til at gemme data, når strømmen er slukket. Håndsætproducenter er begejstrede for faseskiftehukommelse, siger Handy, fordi det ser ud til, at de kunne slippe af med to af chipsene [flash og DRAM] og erstatte dem med en faseskiftehukommelseschip.
Faseændringshukommelse har gjort store fremskridt i de sidste par år, tilføjer Wong. For nogle år siden så det lovende ud, siger han. Men nu skal det ske. Der er ingen tvivl om det.