211service.com
Flash-hukommelse med højeste kapacitet endnu
Selv med elektronikindustrien i den økonomiske krise, satser hukommelseskortproducenten SanDisk på, at kunderne vil være villige til at betale for at lægge mere data i lommen.
Hukommelse ganget: Et mikrofotografi af en 64-gigabit flash-chip, som kan lagre fire bits pr. hukommelsescelle - det dobbelte af mængden, der traditionelt er lagret.
Virksomheden har annonceret et betydeligt fremskridt inden for flash-hukommelsesteknologi, der gør det muligt at lagre 64 gigabit data på en chip på størrelse med en fingernegl. De nye, mere rummelige flash-chips gør dette ved at holde fire bits pr. hukommelsescelle, i modsætning til standarden en eller to bits pr. celle. SanDisk præsenterede detaljer om fremrykningen på International Solid State Circuits Conference i San Francisco tirsdag.
At udvikle en fire-bit-per-celle-chip er en massiv udfordring, og vi anser dette for at være et stort gennembrud, siger Khandker Quader, senior vice president for hukommelsesteknologi og produktudvikling hos SanDisk. Quader tilføjer, at det arbejde, der blev præsenteret på konferencen, og som fokuserer på at sikre, at data opbevares pålideligt, har konsekvenser for kommende generationer af flash-hukommelse.
Flash-hukommelse er blevet en grundpille i elektronikindustrien. Det bruges i mange gadgets, herunder kameraer, spillekonsoller, mobiltelefoner og de nyeste bærbare computere. Fordi data er lagret på en flash-chip som elektrisk ladning på transistorer, er flash-hukommelse underlagt det berømte credo, som Gordon Moore fra Intel for årtier siden fremsatte: at antallet af transistorer på en chip vil fordobles hvert andet år. Med andre ord, takket være den krympende størrelse af transistorer bliver flashhukommelsen bare mere rummelig.
I de senere år har ingeniører dog fundet en anden måde at øge kapaciteten på flashdrev uden at vente på, at transistorerne skrumper. De gør dette ved at gemme mere end én bit data pr. transistor inden for det, der omtales som multilevel-celler (MLC'er). I en celle på et niveau lagres data ved hjælp af to forskellige tilstande, defineret af forskellige spændingsniveauer. I modsætning hertil gemmer en fire-bit MLC information i 16 tilstande, hvilket omsættes til fire bit data per celle eller fire gange mængden af information.
Dette trick er på ingen måde let. Det er en stor udfordring at sikre, at hver hukommelsescelle opretholder den nøjagtige spænding uden at forstyrre nabocellernes spænding, siger Quader. Et andet problem er at reducere den tid, det tager at skrive til disse celler.
SanDisk tacklede disse problemer med nye algoritmer, der kører på en flash-hukommelseschipcontroller. For at skrive og læse data til og fra celler, bruger ingeniører nogle af transistorerne på en flash-chip til at styre de andre transistorer, der bruges til at lagre data. Disse algoritmer er væsentlige faktorer for pålideligt at proppe fire bits pr. celle.
Vi har introduceret en række nøglekoncepter, der giver os mulighed for at styre hukommelsessiden af det, siger Quader. Kompleksiteten af denne fordeling er så meget anderledes end hvad du gør med to bits pr. celle.
Normalt bruges en enkelt påført spænding til at skrive data til en hukommelsescelle, men denne tilgang fungerer ikke med fire-bit celler, fordi de er så små og tæt på hinanden. At skrive til en celle kan nemt slette en nabocelle på grund af elektriske koblingseffekter. Ved at bruge en tilgang kaldet tre-trins programmering omgår dette problem. En lille spænding påføres en celle, der effektivt programmerer kun 3 af dens 16 tilstande. Dernæst programmeres nabocellerne til henholdsvis 15 og 3 niveauer ved brug af forskellige spændinger. Til sidst programmeres den oprindelige celle endnu en gang. At skrive data på denne trinvise måde producerer elektriske karakteristika i cellen, der sikrer pålidelig lagring af bits.
Fordi programmeringsskemaet tager lidt længere tid end traditionelle metoder, udviklede SanDisk en funktion, der registrerer de spændinger, der er lagret i celler, ved effektivt at huske de værdier, der blev registreret tidligere. Slutresultatet er en chip, der kan skrive data med en hastighed på 7,8 megabyte pr. sekund – tæt på den hastighed, hvormed eksisterende chips kan tilgås. SanDisks Quader siger, at 64-gigabit-chippene vil være i produktion inden andet halvår af dette år ved at bruge 43-nanometer litografiteknologi.
Mark Bauer , en forsker hos hukommelsesfirmaet Numonyx og formand for konferencesessionen, siger, at den virkelige innovation bag SanDisks arbejde er controllerteknologien. Du vil ikke se fire-bit flash uden den controller, siger han.
Bauer tilføjer, at selvom nogle eksperter har forudsagt, at flash-hukommelsen er ved at nå sine lagergrænser, bliver smart ingeniørarbejde ved med at puste nyt liv i teknologien. For fire år siden sagde folk, at blitzen ramte en vejspærring, men forbedringerne bliver ved med at komme, siger han. Vi kan ikke sige, hvilke løsninger, der udforskes i dag, vil løse problemerne i morgen.