211service.com
Terabyte lagerplads til mobiltelefoner
En ny type hukommelsesteknologi kan føre til tommelfingerdrev eller hukommelseskort til digitalkamera, der gemmer en terabyte information - mere end de fleste harddiske rummer i dag. De første eksempler på den nye teknologi, som også kan skære energiforbruget ned med mere end 99 procent, kan være på markedet inden for 18 måneder.
Små bidder: Kobbertråde på størrelse med virus, som dem, der er vist her, kan være nøglen til en ny type hukommelseschip.
Det er en radikalt ny teknologi, siger Michael Kozicki, professor i elektroteknik ved Arizona State University, hvis gruppe er en af flere, der arbejder på en version af den nye hukommelse. Hvis det virkelig fungerer så godt, som alle tror, det kunne, kunne det reelt revolutionere hukommelses- og lagringsindustrien.
Den nye type hukommelse, kaldet PMC-hukommelse (programmable-metallization-cell) eller nano-ionisk hukommelse, har været under udvikling på Arizona State University og hos virksomheder som Sony og IBM. Det er en af en ny generation af eksperimentelle teknologier, der byder på at erstatte harddiske, den ikke-flygtige flash-hukommelse, der bruges i bærbar elektronik, og den dynamiske random-access memory (DRAM) i personlige computere. De første prototyper med ionisk hukommelse var alt for langsomme til praktisk brug. Men for nylig har forskere påvist, at materialer struktureret på nanoskala kunne give ioniske hukommelsesenheder, der er meget hurtigere. Nano-ionisk hukommelse er betydeligt hurtigere end flash-hukommelse, og hastigheden af nogle eksperimentelle celler har konkurreret med DRAM, som er størrelsesordener hurtigere end flash.
Hukommelsen kan også vise sig at være nem at lave. For nylig offentliggjorde Arizona-gruppen arbejde, der demonstrerede, at nano-ionisk hukommelse kan fremstilles af materialer, der konventionelt anvendes i computerhukommelseschips og mikroprocessorer. Det kunne gøre det nemmere at integrere med eksisterende teknologier, og det ville betyde mindre omstilling på fabrikker, hvilket ville appellere til producenterne.
En anden grund til, at ionisk hukommelse er attraktiv, er, at den bruger ekstremt lave spændinger, så den kan forbruge så lidt som en tusindedel så meget energi som flashhukommelse. I teorien kunne det også opnå meget højere lagertætheder - bits af information pr. overfladeenhed - end nuværende teknologier kan.
Disse attraktioner er stort set resultatet af en ny mekanisme til lagring af information. Flash-hukommelse gemmer bits af information som elektrisk ladning, men jo mindre hukommelsescellerne, der holder bitsene, jo mindre ladning kan de holde, og jo mindre pålidelige bliver de. Den nye hukommelse gemmer information ved at omarrangere atomer for at danne stabile og potentielt ekstremt små hukommelsesceller. Hvad mere er, kan hver celle potentielt gemme flere stykker information, og cellerne kan lægges oven på hinanden, hvilket øger hukommelsens lagertæthed til det punkt, at den kan konkurrere med den tætteste form for hukommelse i dag: harddiske.
Hver hukommelsescelle består af en solid elektrolyt, der er klemt mellem to metalelektroder. Elektrolytten er et glaslignende materiale, der indeholder metalioner. Normalt modstår elektrolytten strømmen af elektroner. Men når en spænding påføres elektroderne, binder elektroner sig til metalionerne og danner metalatomer, der klynger sammen. Disse atomer danner et filament på størrelse med virus, der danner bro mellem elektroderne og giver en sti, langs hvilken elektrisk strøm kan flyde. At vende spændingen får ledningen til at opløses, siger Kozicki. Den højresistive tilstand af elektrolytten og den anden tilstand med lav modstand kan bruges til at repræsentere nuller og ettaller. Fordi metaltråden forbliver på plads, indtil den er slettet, er nanoionisk hukommelse ikke-flygtig, hvilket betyder, at den ikke kræver energi for at holde på information, bare for at læse den eller skrive den.
Et tommelfingerdrev, der lagrede en terabyte af information, skulle dog drage fordel af to andre egenskaber ved nano-ionisk hukommelse, siger Kozicki. For det første skal den gemme mere end én bit information pr. hukommelsescelle. Når ledningen inde i cellen dannes, er det muligt at påføre en spænding igen, hvilket får flere atomer til at dannes, fortykkere ledningen og yderligere mindske modstanden. Successive stød vil fortykke ledningen endnu mere, og de forskellige modstandstilstande kan bruges til at lagre flere informationsbits pr. ledning.
Desuden kan denne type hukommelse stables op i lag, da det ikke er nødvendigt for hver celle at være i kontakt med et basislag af silicium, som det er tilfældet med nogle andre typer hukommelse. At kombinere flere bits pr. celle med flere lag kan gøre det muligt at danne ekstraordinært tæt hukommelse, siger Kozicki.
William Gallagher, en senior manager for undersøgende forskning i ikke-flygtig hukommelse hos IBM Research, siger, at nanoionisk hukommelse er en af flere lovende næste generations hukommelsesteknologier. Disse omfatter MRAM, som gemmer information ved hjælp af magnetiske felter, og faseskiftehukommelse, som gemmer information på en måde, der ligner den, der bruges til at gemme bits på DVD'er. Gallagher siger, at ionisk hukommelses konkurrenter har et forspring på det. MRAM-chips sælges allerede til nogle specielle applikationer, såsom enheder, der vil blive udsat for barske miljøer. Men MRAM kan også vise sig at være bedre til højhastighedshukommelsesapplikationer end som erstatning for flash, så den konkurrerer muligvis ikke direkte med nanoionisk hukommelse. Samsung kan dog sælge en faseskift-baseret flash-erstatningshukommelse inden for et år.
Alligevel er nano-ionisk hukommelse måske ikke langt bagud. Nogle få virksomheder har licenseret nano-ionisk hukommelsesteknologi udviklet ved Arizona State University. Disse omfatter Qimonda, der er baseret i Tyskland; Micron Technologies, baseret i Boise, ID; og en Bay Area stealth-mode opstart. Opstarten er godt på vej til at producere sine første hukommelsesenheder, som Kozicki siger, kunne være tilgængelige inden for 18 måneder. Disse første chips vil dog ikke konkurrere med harddiske i hukommelsestæthed, siger han.
Den nye teknologi kan ikke desto mindre have svært ved at vinde bred udbredelse. Flash-type hukommelse fortsætter med at forbedre og kan gøre det for nogle flere generationer af produkter. De bedste nano-ioniske hukommelsesprototyper er også blevet lavet af materialer, der ikke bruges i konventionelle mikrochips, så fremstillingen kan være dyr, i det mindste i begyndelsen. Kozickis gruppe demonstrerede for nylig, at ionisk hukommelse kan bygges ud fra en kombination af siliciumdioxid og kobber-materialer, der er kompatible med konventionel fremstilling. Men disse materialer fungerer ikke så godt, hvilket kan gøre dem mindre attraktive end alternativer såsom faseskiftehukommelse. For at den nye type hukommelse skal lykkes, kan det være nødvendigt at overbevise producenterne om at skifte til nye materialer.