211service.com
Flashminne med högsta kapacitet än
Även med elektronikindustrin i den ekonomiska nedgången, satsar minneskortstillverkaren SanDisk på att kunderna kommer att vara villiga att betala för att lägga mer data i fickan.
Minnet multiplicerat: Ett mikrofotografi av ett 64-gigabit flash-chip, som kan lagra fyra bitar per minnescell – dubbelt så mycket som traditionellt lagrats.
Företaget har tillkännagett ett betydande framsteg inom flashminnesteknik som gör att 64 gigabit data kan lagras på ett chip som är lika stort som en fingernagel. De nya, rymligare flashchipsen gör detta genom att hålla fyra bitar per minnescell, till skillnad från standarden en eller två bitar per cell. SanDisk presenterade detaljer om förskottet på International Solid State Circuits Conference i San Francisco på tisdag.
Att utveckla ett chip med fyra bitar per cell är en enorm utmaning, och vi anser att detta är ett stort genombrott, säger Khandker Quader, senior vice president för minnesteknologi och produktutveckling på SanDisk. Quader tillägger att arbetet som presenterades på konferensen, som fokuserar på att säkerställa att data lagras på ett tillförlitligt sätt, har konsekvenser för kommande generationer av flashminnen.
Flash-minne har blivit en stöttepelare i elektronikindustrin. Det används i många prylar, inklusive kameror, spelkonsoler, mobiltelefoner och de senaste bärbara datorerna. Eftersom data lagras på ett flashchip som elektrisk laddning på transistorer, är flashminnet föremål för det berömda credo som Gordon Moore från Intel lade fram för decennier sedan: att antalet transistorer på ett chip kommer att fördubblas vartannat år. Med andra ord, tack vare den krympande storleken på transistorer blir flashminnet bara mer rymligt.
På senare år har dock ingenjörer hittat ett annat sätt att öka kapaciteten på flashenheter, utan att vänta på att transistorerna ska krympa. De gör detta genom att lagra mer än en bit data per transistor, inom vad som kallas multilevel-celler (MLC). I en ennivåcell lagras data med hjälp av två distinkta tillstånd, definierade av olika spänningsnivåer. Däremot lagrar en fyrabitars MLC information i 16 tillstånd, vilket översätts till fyra databitar per cell, eller fyra gånger mängden information.
Det här tricket är inte på något sätt lätt. Att säkerställa att varje minnescell håller exakt rätt spänning, utan att störa den hos närliggande celler, är en stor utmaning, säger Quader. Ett annat problem är att minska tiden det tar att skriva till dessa celler.
SanDisk tacklade dessa problem med nya algoritmer som körs på en flashminneschipkontroller. För att skriva och läsa data till och från celler använder ingenjörer några av transistorerna på ett flashchip för att styra de andra transistorerna som används för att lagra data. Dessa algoritmer är viktiga faktorer för att tillförlitligt packa in fyra bitar per cell.
Vi har introducerat ett antal nyckelkoncept som gör att vi kan hantera minnessidan av det, säger Quader. Komplexiteten i denna distribution är så mycket annorlunda än vad du gör med två bitar per cell.
Vanligtvis används en enda pålagd spänning för att skriva data till en minnescell, men detta tillvägagångssätt fungerar inte med fyrabitarsceller eftersom de är så små och nära varandra. Att skriva till en cell kan enkelt radera en angränsande cell på grund av elektriska kopplingseffekter. Att använda ett tillvägagångssätt som kallas trestegsprogrammering kommer runt detta problem. En liten spänning appliceras på en cell, vilket effektivt programmerar endast 3 av dess 16 tillstånd. Därefter programmeras granncellerna till 15 respektive 3 nivåer med olika spänningar. Slutligen programmeras den ursprungliga cellen en andra gång. Att skriva data på detta stegvisa sätt producerar elektriska egenskaper i cellen som säkerställer tillförlitlig lagring av bitar.
Eftersom programmeringsschemat tar något längre tid än traditionella tillvägagångssätt, utvecklade SanDisk en funktion som känner av de spänningar som lagras i cellerna genom att effektivt komma ihåg de värden som avkänns tidigare. Slutresultatet är ett chip som kan skriva data med en hastighet av 7,8 megabyte per sekund – nära den hastighet med vilken befintliga chip kan nås. SanDisks Quader säger att 64-gigabit-chippen kommer att vara i produktion före andra halvan av detta år, med hjälp av 43-nanometer litografiteknik.
Mark Bauer , en forskare vid minnesföretaget Numonyx och ordförande för konferenssessionen, säger att den verkliga innovationen bakom SanDisks arbete är kontrollertekniken. Du kommer inte att se fyra-bitars blixt utan den kontrollern, säger han.
Bauer tillägger att även om vissa experter har förutspått att flashminnet når sina lagringsgränser, fortsätter smart teknik att blåsa nytt liv i tekniken. För fyra år sedan sa folk att blixten träffade en vägspärr, men förbättringarna fortsätter att komma, säger han. Vi kan inte säga vilka lösningar som utforskas idag som kommer att lösa problemen i morgon.