211service.com
Ett minnesgenombrott
Under det senaste decenniet har flashminnet förändrat elektroniklandskapet, vilket ger oss robust lagring i små enheter som iPods och mobiltelefoner. När chipstorlekarna krymper vet dock ingenjörer att det kommer att finnas gränser för flashprestanda, och de har tittat på en ersättningsteknik som kallas fasförändringsminne. Idag tillkännagav Intel ett forskningsframsteg som fördubblar lagringskapaciteten för en enfasförändringsminnescell. Det här nya tillvägagångssättet implementeras också i chipet via algoritmer så att det inte kommer att kosta den befintliga fasförändringsprocessen för minnestillverkning.
Mycket mer minne: En minnescell (visas ovan) i ett fasförändringsminne lagrar data genom att bibehålla ett visst fysiskt tillstånd, eller orientering av atomer. En värmare i cellen (den mörka vertikala linjen) värmer materialet så att det kan ändra tillstånd. Tidigare användes endast två stater. Intel har nu visat att det finns ytterligare två distinkta tillstånd som kan användas för att lagra data, vilket effektivt fördubblar kapaciteten hos en minnescell.
Fasförändringsminne skiljer sig från andra solid-state minnesteknologier som flash och slumpmässigt minne eftersom det inte använder elektroner för att lagra data. Istället förlitar det sig på materialets eget arrangemang av atomer, känt som dess fysiska tillstånd. Tidigare designades fasförändringsminne för att dra nytta av endast två tillstånd: ett där atomer är löst organiserade (amorfa), och ett annat där de är stelt strukturerade (kristallina).
Men i en tidning som presenterades på International Solid State Circuits Conference i San Francisco illustrerade forskare att det finns två mer distinkta tillstånd som faller mellan amorfa och kristallina, och att dessa tillstånd kan användas för att lagra data.
För att göra sina minnesceller, Intel och partner ST Microelectronics använde ett material som kallas GST, en typ av glas som har fysiska tillstånd som reagerar på värme. En liten värmare, styrd av algoritmer i chipet, ändrar GST:ns tillstånd genom att värma upp en minnescell tills den når ett av fyra distinkta tillstånd. (Äldre system använde samma tillvägagångssätt men fungerade bara med två stater.) Intels tekniska chef, Justin Rattner, säger att forskarna använde nya programmeringsalgoritmer för att ändra mängden värme som varje cell tar emot och på så sätt kontrollera dess tillstånd: Vi kan göra detta framgångsrikt med en lagom stor array, och gör det i hastigheter som är kommersiellt gångbara, säger han. Cellen avläses sedan genom att mäta dess elektriska resistans mellan två elektroder. Resistansen indikerar cellens tillstånd eftersom varje tillstånd har distinkta elektriska egenskaper.
Genom att lägga till två bitar per cell har Intel och ST Microelectronics satt fasförändringsminnet i nivå med dagens flashteknologi, säger H.-S. Philip Wong , professor i elektroteknik vid Stanford University. Intel har redan bemästrat ett liknande trick med flashminne där mer än en bit kan lagras per minnescell, säger han, så det här är en logisk utveckling för fasförändringsminnet. Det är ganska viktigt att utveckla denna multi-bit lagringsteknik, säger Wong. Om du inte kan göra det, missgynnas du av en faktor två.
En av funktionerna som gör fasbyte så övertygande som blixtalternativ är att den har samma fördelar som blixt med snabbare hastighet, säger Jim Handy , analytiker på Objektiv analys , ett halvledarmarknadsundersökningsföretag. Precis som flash är fasförändringsminne ett icke-flyktigt minne som kan lagra bitar även utan strömförsörjning. Men till skillnad från flash kan data skrivas till celler mycket snabbare, i hastigheter som är jämförbara med det dynamiska och statiska slumpmässiga minnet (DRAM och SRAM) som används i alla datorer och mobiltelefoner idag. För närvarande, förklarar Handy, använder dator- och mobiltelefoningenjörer DRAM eller SRAM i kombination med blixt. DRAM och SRAM används för att läsa och skriva data snabbt; blixten används för att lagra data när strömmen är avstängd. Handsettillverkarna är entusiastiska över fasförändringsminne, säger Handy, eftersom det ser ut som att de skulle kunna bli av med två av chipsen [flash och DRAM] och ersätta dem med ett fasförändringsminne.
Fasförändringsminne har gjort stora framsteg under de senaste åren, tillägger Wong. För några år sedan såg det lovande ut, säger han. Men nu ska det hända. Det är ingen tvekan om det.