211service.com
Gör Speedy Memory Chips tillförlitliga
IBM-forskare har utvecklat ett programmeringsknep som gör det möjligt att mer tillförlitligt lagra stora mängder data med hjälp av en lovande ny teknik som kallas fasförändringsminne. Företaget hoppas kunna börja integrera denna lagringsteknik i kommersiella produkter, såsom servrar som bearbetar data för molnet, om cirka fem år.
Långtids minne: Varje cell i detta 200 000-cellers fasförändringsminne kan lagra flera databitar på ett tillförlitligt sätt under en period av flera månader.
Liksom flashminne, som vanligtvis finns i mobiltelefoner, är fasförändringsminnet icke-flyktigt. Det betyder att det inte kräver någon kraft för att lagra data. Och den kan nås snabbt för snabba uppstarter i datorer och mer effektiv drift i allmänhet. Fasförändringsminne har en hastighetsfördel framför flash, och Micron och Samsung är på väg att ta fram produkter som kommer att konkurrera med flash i vissa mobilapplikationer.
Dessa initiala produkter kommer att använda minnesceller som lagrar en bit var. Men för att fasförändringsminnet ska vara kostnadskonkurrenskraftigt för bredare applikationer måste det uppnå högre densitet och lagra flera bitar per cell. Större täthet krävs för att IBM ska nå sitt mål att utveckla fasförändringsminne för högpresterande system som servrar som behandlar och lagrar internetdata mycket snabbare.
IBM-arbetet som presenteras idag erbjuder en lösning. Tidigare har forskare inte kunnat göra en enhet som använder flera bitar per cell som fungerar tillförlitligt under månader och år. Det beror på egenskaperna hos de fasförändringsmaterial som används för att lagra data. Forskare vid IBM Research i Zürich har utvecklat ett mjukvarutrick som gör att de kan kompensera för detta.
Varje cell i dessa datalagringsmatriser består av en liten fläck av fasförändringsmaterial inklämd mellan två elektroder. Genom att applicera en spänning över elektroderna kan materialet växlas till valfritt antal tillstånd längs ett kontinuum från totalt ostrukturerat till högkristallint. Minnet läses ut genom att använda en annan elektrisk puls för att mäta materialets resistans, som är mycket lägre i det kristallina tillståndet.
För att göra multibit minnesceller valde IBM-gruppen fyra olika nivåer av elektriskt motstånd. Problemet är att med tiden tenderar elektronerna i fasförändringscellerna att driva runt, och motståndet förändras, vilket förstör data. IBM-gruppen har visat att de kan koda data på ett sådant sätt att de när de läses upp kan korrigera för driftbaserade fel och få rätt data.
IBM-gruppen har visat att felkorrigerande kod kan användas för att på ett tillförlitligt sätt läsa ut data från en 200 000-cellers fasförändringsminnesuppsättning efter en period på sex månader. Det är inte gigabit, som flash, men det är imponerande, säger Erik Pop , professor i elektroteknik och datavetenskap vid University of Illinois i Urbana-Champaign. De använder ett smart kodningsschema som verkar förlänga livslängden och tillförlitligheten för fasförändringsminnet.
För kommersiella produkter behöver den pålitlighetstiden komma upp till 10 år, säger Victor Zhirnov, chef för specialprojekt på Semiconductor Research Corporation . IBM säger att det kan komma dit. Elektrisk drift i dessa material är mestadels problematisk under de första mikrosekunderna och minuterna efter programmering, säger Harris Pozidis, chef för minnes- och sondteknologier på IBM Research i Zürich. Problemet med drift kan statistiskt redovisas i IBMs kodningsschema över vilken tidsram som helst som är nödvändig, säger Pozidis, eftersom det sker i en känd hastighet.
Men fasförändringsminnet kommer inte att anpassas brett förrän strömförbrukningen kan kontrolleras, säger Zhirnov. Det tar fortfarande alldeles för mycket energi att vända bitarna i dessa arrayer. Det beror på hur elektroderna är designade, och många forskare arbetar med problemet. I våras demonstrerade Pops grupp vid University of Illinois lagringsmatriser som använder kolnanorör för att koda fasförändringsminnesceller med 100 gånger mindre kraft.