211service.com
Gør hurtige hukommelseschips pålidelige
IBM-forskere har udviklet et programmeringstrick, der gør det muligt mere pålideligt at lagre store mængder data ved hjælp af en lovende ny teknologi kaldet faseskiftehukommelse. Virksomheden håber at begynde at integrere denne lagringsteknologi i kommercielle produkter, såsom servere, der behandler data til skyen, om cirka fem år.
Langtidshukommelse: Hver celle i denne 200.000-cellers faseændringshukommelseschip kan lagre flere databits pålideligt over en periode på flere måneder.
Ligesom flashhukommelse, der almindeligvis findes i mobiltelefoner, er faseskiftehukommelse ikke-flygtig. Det betyder, at det ikke kræver nogen strøm at gemme dataene. Og den kan tilgås hurtigt for hurtig opstart i computere og mere effektiv drift generelt. Faseændringshukommelse har en hastighedsfordel i forhold til flash, og Micron og Samsung er ved at bringe produkter ud, der vil konkurrere med flash i nogle mobilapplikationer.
Disse indledende produkter vil bruge hukommelsesceller, der lagrer en bit hver. Men for at faseændringshukommelse skal være omkostningskonkurrencedygtig til bredere applikationer, skal den opnå højere tæthed og gemme flere bits pr. celle. Større tæthed er nødvendig for, at IBM kan nå sit mål om at udvikle faseskiftehukommelse til højtydende systemer såsom servere, der behandler og lagrer internetdata meget hurtigere.
Det IBM-arbejde, der blev annonceret i dag, tilbyder en løsning. Tidligere har forskere ikke været i stand til at lave en enhed, der bruger flere bits pr. celle, som fungerer pålideligt over måneder og år. Det er på grund af egenskaberne af faseændringsmaterialerne, der bruges til at lagre dataene. Forskere ved IBM Research i Zürich har udviklet et softwaretrick, der giver dem mulighed for at kompensere for dette.
Hver celle i disse datalagringsarrays består af en lille plet af faseændringsmaterialer, der er klemt mellem to elektroder. Ved at påføre en spænding over elektroderne kan materialet skiftes til et hvilket som helst antal tilstande langs et kontinuum fra totalt ustruktureret til meget krystallinsk. Hukommelsen udlæses ved at bruge en anden elektrisk impuls til at måle modstanden af materialet, som er meget lavere i den krystallinske tilstand.
For at lave multibit-hukommelsesceller valgte IBM-gruppen fire forskellige niveauer af elektrisk modstand. Problemet er, at over tid har elektronerne i faseskiftecellerne en tendens til at drive rundt, og modstanden ændrer sig, hvilket ødelægger dataene. IBM-gruppen har vist, at de kan indkode dataene på en sådan måde, at de, når de er læst op, kan korrigere for drift-baserede fejl og få de rigtige data.
IBM-gruppen har vist, at fejlkorrigerende kode kan bruges til pålideligt at udlæse data fra et 200.000-cellers phase-change memory array efter en periode på seks måneder. Det er ikke gigabit, som flash, men det er imponerende, siger Erik Pop , professor i elektroteknik og computervidenskab ved University of Illinois i Urbana-Champaign. De bruger et smart indkodningsskema, der ser ud til at forlænge levetiden og pålideligheden af faseskiftehukommelse.
For kommercielle produkter skal denne pålidelighedstid være op til 10 år, siger Victor Zhirnov, direktør for særlige projekter ved Semiconductor Research Corporation . IBM siger, at det kan komme dertil. Elektrisk drift i disse materialer er for det meste problematisk i de første mikrosekunder og minutter efter programmering, siger Harris Pozidis, leder af hukommelses- og probeteknologier hos IBM Research i Zürich. Problemet med drift kan statistisk redegøres for i IBM-kodningsskemaet over den nødvendige tidsramme, siger Pozidis, fordi det sker med en kendt hastighed.
Men faseskiftehukommelsen vil ikke blive bredt tilpasset, før strømforbruget kan kontrolleres, siger Zhirnov. Det kræver stadig alt for meget energi at vende bitsene i disse arrays. Det skyldes den måde, elektroderne er designet på, og mange forskere arbejder på problemet. I foråret demonstrerede Pops gruppe ved University of Illinois lagerarrays, der bruger kulstofnanorør til at kode faseskiftehukommelsesceller med 100 gange mindre strøm.