Японская исследовательская группа совершила мощнейший прорыв в области оптимизации технологий SSD-накопителей. Ученым удалось разработать технологию NAND-памяти с возможной скоростью записи до 9,5 Гб/с, а также уменьшенным на 86% энергопотреблением. Секрет сверхнизкого энергопотребления кроется в применении эффективных ферроэлектрических чипов флеш-памяти.

Запредельная скорость передачи данных (вам не показалось – это действительно девять с половиной гигабайт в секунду) стала возможной благодаря новоизобретенной технологии параллельной записи на 100 и более NAND-чипов.

К сожалению, о коммерческом будущем технологии ученые Токийского университета (Graduate School of Engineering of the University of Tokyo) пока не распространяются. Неизвестно, есть ли какие-то проблемы в массовом производстве революционных чипов, но на бумаге пока все выглядит хорошо.

Источник

Рисунок 1. Схематическое изображение процесса создания массива RRAM-памяти на графеновой подложке.
Технологии производства микросхем не стоят на месте, ведущие концерны в борьбе за рынок штурмуют наномир и объявляют о грандиозных планах развития уже не микро-, а наноэлектроники. Одно из ключевых составляющих любого компьютерного устройства – память, а в частности, энергонезависимая память, которая на сегодняшний день является основой всех коммуникаторов, нетбуков, телефонов и т.д. RRAM (резистивная память с произвольным доступом) – новое поколение энергонезависимой памяти, основанной на использовании двух устойчивых состояний диэлектрика: состояние с высоким сопротивлением и состояние с низким сопротивлением, переключение между которыми осуществляется путём приложения внешнего напряжения.

Читать далее...

Новая ячейка памяти под сканирующим электронным микроскопом (фото James Tour).

В погоне за новыми типами электронной памяти учёные нередко обращаются к экзотическим материалам — углеродным нанотрубкам, графену, полимерам, белкам и так далее. А оказывается, что колоссальный потенциал скрыт в куда более доступном и простом в обработке графите. О построении экспериментальной ячейки сообщают профессор Джеймс Тур (James Tour), Александр Синицкий и их коллеги из университета Райса (Rice University).

Ячейка состоит из тонкого графитового листа, размещённого на подложке между двумя электродами. Внешне принцип работы её выглядит просто. Когда определённое напряжение подаётся на контакты, поперёк полоски графита пробегает трещина.

Наличие или отсутствие трещины (это и будут нули и единицы) можно считать с помощью более низкого напряжения. Ну а подача более высокого напряжения заглаживает трещину, стирая бит. При этом значения напряжений у графитной ячейки ниже, чем рабочие напряжения во флешках, а скорость записи и считывания — сопоставима.
Читать далее...

Архитектура современных компьютеров предусматривает применение двух типов памяти - быстродействующей, но энергозависимой оперативной памяти и относительно медлительной, но энергонезависимой памяти (сюда входят как накопители на основе флэш-памяти, так и жесткие диски). Инженеры уже долгое время пытаются создать устройства хранения данных, обладающие достоинствами обоих типов памяти. Среди кандидатов на эту роль рассматривают в том числе и флэш-память, необходимо лишь повысить скоростные ее возможности. Однако у нее есть и сильные конкуренты, например, память на основе ферроэлектрических материалов - FeDRAM.

Исследователи из Йельского Университета и сотрудники исследовательской компании Semiconductor Research Corp. (SRC) сообщают, что FeDRAM-память имеет ряд преимуществ, которая позволит ей в будущем заменить традиционную оперативную память. Во-первых, обычная DRAM обновляется каждые несколько миллисекунд, тогда как FeDRAM позволяет увеличить время одного цикла до одной минуты. Во-вторых, длительность хранения информации по сравнению с современной оперативной памятью увеличена сразу на три порядка. В-третьих, FeDRAM потребляет в двадцать рез меньше энергии, нежели традиционная DRAM-память.


Принцип работы памяти на ферроэлектрике заключается в упорядочивании ориентации диполей внешним электрическим полем - процесс записи информации. Впоследствии материал способен сохранять состояние направленной ориентации диполей - процесс хранения записанной информации.

Читать далее...

Компания Numonyx, совместное предприятие Intel и STMicroelectronics, специализирующееся на разработке и выпуске устройств хранения информации, сообщила о начале поставок первых коммерческих микрочипов памяти на основе фазового перехода. Речь идет о микросхемах с кодовым обозначением Alverstone, информационная емкость которых составляет 128 Мбит, позиционироваться же устройства будут в сектор потребительской электроники.

Что же представляют собой решения Alverstone? Согласно имеющимся сведениям, это интегральные микросхемы энергонезависимой памяти, изготовленные по 90-нм технологическому процессу. Первые поставки инженерных образцов устройств начались еще в феврале 2008 года, но по известным только производителю причинам серийный выпуск коммерческой продукции стартовал только в декабре – на тот момент официальные представители утверждали, что требуется внесение изменений в конструкцию микросхем памяти.


Читать далее...

Во время Международной встречи по электронным устройствам (International Electron Devices Meeting, IEDM), проходящей на этой неделе в Сан-Франциско, множество разработок было представлено в качестве кандидатов на «универсальную память» – то есть, устройств, позволяющих выполнять функции как оперативного, так и долговременного, энергонезависимого хранения. Все технологии, на которых базировались анонсы, не являются дебютантами, но их массовое практическое внедрение в ближайшем будущем по-прежнему под вопросом, а депрессивное состояние рынка, скорее всего, еще более отодвинет сроки их выхода на коммерческий уровень.

Среди основных претендентов на звание «универсальной» – сегнетоэлектрическая память (Ferroelectric Random Access Memory, FRAM), магниторезистивная память (magnetoresistive random-access memory, MRAM), память с изменением фазового состояния (phase change memory, PCM), память на базе программируемой металлизации ячейки (programmable metallization cell, PMC) и резистивная память (resistive random-access memory, RRAM). Близость физического предела, достигнутая в традиционных электронных компонентах для хранения информации, заставляет производителей задумываться о переходе на альтернативные технологии. С другой стороны, общий спад вынудил компании замедлить или отложить освоение более «тонких» техпроцессов (22 нм и менее), соответственно, отложились и возможные сроки появления на рынке «универсальной» памяти.
Читать далее...

Как мы уже неоднократно отмечали, дальнейшая миниатюризация кремниевых микросхем становится всё сложнее, и уже в ближайшие 10-15 лет может состояться переход на совершенно новые материалы. Одним из самых перспективных кандидатов на должность «кремниезаменителя» называется углерод в виде множества аллотропных модификаций с разнообразными физическими свойствами.

Сегодня все крупные игроки полупроводниковой отрасли задумываются над своим «посткремниевым» будущим, а некоторые уже делают серьёзные шаги в этом направлении. К таким компаниям относится и немецкий производитель Qimonda AG. Сегодня на конференции IEDM 2008, проходящей в Сан-Франциско (США), Qimonda рассказывает о своей новейшей разработке – технологии энергонезависимой памяти следующего поколения, использующей в качестве материалов аллотропные формы углерода.

По сообщению докладчика, размеры элементов новой памяти могут составлять порядка 2-3 нанометров. Это позволит углеродным микросхемам обладать в несколько раз большей ёмкостью по сравнению с PRAM-памятью (память с фазовым переходом, также считается очень перспективным направлением в отрасли), которая не может выпускаться по проектным нормам, меньше 30 нм.


Читать далее...

Исследователи из Rice University (USA) разработали ячейку памяти на основе диэлектрических наностержней, покрытых тонкими графеновыми слоями (рис. 1).

Рис. 1. Схема устройства.

Ученые изготовили нанокабели с сердцевиной из SiO2 и тонкой графитовой оболочкой толщиной 5-10 нм (рис. 2).

Рис. 2. Фрагмент нанокабеля (ПЭМ).

Оказалось, что они обладают нелинейной вольт-амперной характеристикой. При низких значениях напряжения проводимость нанокабелей довольно высока, и сила тока монотонно растет с увеличением напряжения, а при некотором пороговом значении напряжения Vпорпроисходит резкий переход в непроводящее состояние (рис. 3).

Рис. 3. I-V зависимость для нанокабеля.

Кроме того, устройство обладает эффектом памяти, т.е. его ВАХ зависит от того, в каком состоянии – проводящем или нет – оно находилось ранее (рис. 4). Так, если нанокабель перевести в непроводящее состояние импульсом более Vпор, то проводящее состояние восстанавливается лишь при некотором значении напряжения V2008/12/02/nanoelektronika_54742/XPROP_IMG_images_5/5.jpg[/img]
Рис. 4. Последовательность сканов, иллюстрирующая эффект памяти.

Из этого вытекает простой вывод – на основе таких нанокабелей можно сделать ячейку памяти, в которой нулям (выкл) и единицам (вкл) будут соответствовать состояния с низкой и высокой проводимостью. Тогда считывание, запись и стирание информации можно проводить импульсами напряжения, лежащими в соответствующих областях на рисунке 5. Более 1000 циклов записи-чтения-стирания никак не повлияли на сохранность данных. Таким образом, устройство является энергонезависимой ячейкой памяти. Отношение сигнала в состояниях «вкл» и «выкл» достигает 10^7.
Читать далее...

В апреле Hewlett Packard доказала факт сущеcтвования мемристоров. Мемристоры — четвертый элемент электротехнической теории цепи, наряду с резисторами, емкостями и индуктивностями. Сейчас HP продемонстрировала как можно контролировать мемристор, который изменяет сопротивление в зависимости от протекающего по нему тока, и тем самым сделала шаг в направлении создания прототипа и выпуска нового запоминающего устройства — RRAM (resistive random-access memory) — к 2009 году.

"Мы сейчас получили экспериментальное доказательство того, что наши мемристоры ведут себя согласно теории", — сказал Дункан Стюарт (Duncan Stewart), основной исследователь мемристоров в HP Labs. "К тому же, мы продемонстрировали как можно управлять мемристорными структурами, что позволит в скором времени построить работающие микросхемы."

Мемристор представляет собой двухстороннюю и двухслойную структуру. Слои из оксида титана зажаты между двумя металлическими электродами перемычкой. Один слой оксида титана покрыт кислородными вакансиями, что делает его полупроводником, соседний слой этого покрытия не имеет и играет роль изолятора. По наличию сопротивления между электродами можно определить состояние памяти — включенное или выключенное.



С одним слоем оксида титана, имеющим в обычных условиях свойства изолятора, память переключается в выключенное состояние. Прикладывая напряжение к перемычке, кислородные вакансии переходят в слой оксида титана без специального покрытия, и устройство переключается во включенное состояние. Аналогично, изменив направление тока, кислородные вакансии возвращаются обратно, и устройство "выключается". Большое преимущество мемристора в том, что изменения сопротивления энергонезависимы и сохраняются до тех пор, пока не будет подано обратное напряжение. На данный момент, время переключения оставляет около 50 нс.
Читать далее...

Hewlett-Packard (HP) объявила, что исследователи из HP Labs, центрального исследовательского отделения компании, доказали существование первоначально лишь теоретизируемого четвертого элемента электрической цепи. Этот научный прогресс может сделать возможным разработку компьютерных систем с памятью, которая не будет терять данные и нуждаться в загрузке, потребляя значительно меньше энергии и ассоциируя информацию аналогично человеческому мозгу.
Читать далее...

Наноэлектромеханические устройства памяти обретают зримые перспективы.

Устройства для обработки и хранения информации в компьютерах приблизились к порогу миниатюризации, и исследователи в различных странах ищут пути дальнейшего совершенствования этих устройств. В работе проф. Г.Амаратунга (Gehan Amaratunga) и его коллег из Кембриджского университета, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, описан вариант ячейки памяти наномасштаба, в котором зарядом конденсатора управляет наноэлектромеханическое устройство на основе многослойных углеродных нанотрубок.

Нанотрубки в опытах английских ученых расположены вертикально, их нижний конец присоединен к кремниевой пластине, покрытой слоем никеля, который играет роль катализатора образовании нанотрубок при осаждении из газа, содержащего атомы углерода. Продолжительность этого процесса определяет длину нанотрубки, а она, в свою очередь, задает такие механические параметры, как жесткость и резонансная частота. Устройство состоит из неподвижной нанотрубки и расположенной рядом колеблющейся нанотрубки. Вокруг неподвижной нанотрубки формируется цилиндрический конденсатор, который служит для хранения заряда. Незаряженный конденсатор соответствует состоянию 0, заряженный - 1, и конденсатор, таким образом, хранит один бит информации.

Заряд или разряд конденсатора происходит при соприкосновении колеблющейся нанотрубки c неподвижной, при этом резонансная частота определяет в итоге скорость обмена данных, а жесткость нанотрубки связана с тем, какой заряд требуется для отклонения нанотрубки до соприкосновения с неподвижным элементом. Согласно оценкам британских ученых, быстродействие в подобных наноэлектромеханических устройствах выше, а энергопотребление ниже, чем у современных ячеек DRAM-памяти, где используют конденсаторы на основе перехода КМОП-транзистора. Вертикальное расположение нанотрубок позволит достичь очень плотной упаковки модулей памяти. При создании подобной ячейки памяти не используются процессы фотолитографии, значит, и производство модулей памяти будет недорогим.

Различные варианты применения нанотрубок для создания ячеек памяти предлагали и ранее, в том числе и ученые из Кембриджа, но лишь теперь появилась возможность создавать нанотрубки в нужном количестве и с заранее заданными свойствами и определенным местом расположения на подложке, при этом точность этих процессов достаточна для производства микросхем с высокой степенью интеграции, сообщает PhysOrg.

Источник

15.02.2007.

Об одном фундаментальном нововведении, которое позволит удерживать темпы прогресса процессорной индустрии в ближайшие годы, компании Intel и IBM совместно с AMD, Toshiba и Sony почти одновременно поведали общественности в конце прошлого месяца. Еще одним перспективным путем повышения производительности процессоров компания IBM считает наращивание емкости кэш-памяти и улучшения её скоростных показателей.


Читать далее...

Компания Intel снова совершает если не прорыв в области создания более емких устройств хранения данных, то серьезно продвигается в направлении модернизации традиционной кэш-памяти центральных процессоров. Речь в данном случае идет о новейшей технологии создания ячейки памяти – так называемой floating-body cell (FBC), в данном случае используется единственный транзистор с эффектом плавающего заряда, тогда как традиционная ячейка кэш-памяти состоит из сразу шести «обычных» транзисторов. Впервые технология была представлена общественности несколько лет назад, и теперь инженеры Intel занимаются изготовлением FBC-микросхемы с использованием имеющихся технологий производства ИС – металлический затвор, High-k-материалы.



Читать далее...

Обычно для производства модулей памяти емкостью 8 Гб используют чипы плотностью 2 Гбит, но инженерам компании MetaRAM удалось разработать интересную технологию, позволяющую набрать 8 Гб с помощью более дешевых гигабитных микросхем.



Новая технология, получившая название MetaSDRAM, предусматривает использование специального чипсета, состоящего из контроллеров потоков данных и микросхемы управления доступом. Этот набор микросхем является связующим звеном между контроллером памяти и чипами DRAM.
Читать далее...

16.12.2006 [10:31], Александр Харьковский
Hitachi и Renesas Technology сообщили о достижении прогресса в совершенствовании методов создания памяти, основанной на эффекте изменения фазового состояния вещества (phase change memory, PRAM). Суть улучшения дизайна состоит в добавлении дополнительного слоя пятиокиси тантала между контактом управляющего полевого транзистора и пленкой «стандартного» рабочего вещества – халькогенида, сплава германий-сурьма-теллур, способного под воздействием нагрева и электрических полей изменять свое состояние из непроводящего аморфного в проводящее кристаллическое. Нововведение позволяет предотвратить утечку тепла через контакт транзистора, и таким образом уменьшить количество энергии, необходимое для перевода ячейки в аморфное состояние.

Разработчикам и был продемонстрирован прототип PRAM, позволяющий использовать для операций с изменением состояния ячеек ток 100 мкА при напряжении 1,5 В. Хорошая адгезия между пятиокисью тантала и пленкой халькогенида позволяет рассчитывать на хорошую стабильность при производстве памяти – утверждает Renesas. Для существующих реализаций PRAM других разработчиков типичными условиями для изменения фазового состояния являются токи в 1 мА и более. В 2005 г. Hitachi и Renesas уже предложили модифицированный за счет обогащения кислородом сплав германий-сурьма-теллур, который позволял понизить требования к энергопотреблению.

источник.

12.12.2006 [10:54], Александр Будик
В начале сентября компания Samsung продемонстрировала чип памяти PRAM (Phase-change Random Access Memory) плотностью 512 Мбит. Основным достоинством новой памяти тогда отмечалась большая скорость по сравнению с традиционной флэш-памятью. Скорость записи данных на чип PRAM в 30 раз превышала скорость записи на флэш-память. В самом конце сентября компания Intel представила первую 250-мм подложку со 128-мегабитными PRAM-чипами. И всё, в последующие месяцы мы практически ничего не слышали о новых достижениях, относящихся к PRAM-памяти. Тем временем, много внимания уделялось новым разработкам в области накопителей на магнитных жестких дисках. Время от времени выступали с идеями "насадить" 1 терабайт на оптический носитель. В этом водовороте событий про PRAM как бы призабыли... но не надолго.

Сегодня на сайте IBM появилась информация о новой разработке в области памяти на основе фазового перехода (phase-change memory, или PCM). Над прототипом чипа PRAM-памяти, который будет представлен 13 декабря на конференции IEDM (International Electron Devices Meeting) в Сан-Франциско, работают три компании: IBM, Qimonda и Macronix. Заявления разработчиков впечатляют. Сообщается, что новый чип работает в 500 (!) раз быстрее традиционной флэш-памяти. Помимо этого, новая PRAM-память потребляет вдвое меньше электроэнергии по сравнению с "флэшкой".
Читать далее...

Окончание. Начало здесь:Химия FeRAM

Физика и структура FeRAM

На данный момент имеется огромное количество всевозможнейших комбинаций основных элементов, из которых строится ячейка памяти - ферромагнитного сегнетоэлектрического транзистора и такого же конденсатора. Но при рассмотрении этих комбинаций можно выявить 4 основных типа, которые являются базовыми, все остальные типы ячеек FeRAM являются лишь их комбинациями. Это однотранзисторная ячейка 1Т FeRAM, одноконденсаторная ячейка 1С FeRAM, называемая еще SFRAM (statically read, non-volatile, ferroelectric random access memory - полный аналог SRAM), наиболее распространенная транзисторно-конденсаторная ячейка 1Т-1С FeRAM и наиболее стабильная из всех вышеперечисленных двойная ячейка 2T-2C FeRAM. А теперь подробнее.
Читать далее

Вступление

Оперативная память - один из базовых компонентов компьютера, жизненно необходимый ему с самого начала компьютерной эры. Память, как неотъемлемый атрибут архитектуры компьютерных вычислительных систем был провозглашен еще в то время, когда сам компьютер был лишь на бумаге. Реализация оперативной памяти, перенос ее из теоретических набросков в практическое решение - поистине была сложнейшей задачей, с которой столкнулись инженеры тех лет. Вначале, когда компьютеры были большими, а программы маленькими, оперативная память представляла собой ферромагнитные кольца, нанизанные на перекрещивающиеся прутья. Эта память при всей своей смехотворной емкости в несколько сотен байт (при размере в шкаф) обладала ценным свойством - она была энергонезависимой и сохраняла данные и после выключения компьютера. Прогресс шел. В погоне за объемами и быстродействием для производства оперативной памяти стали использовать лампы, а в дальнейшем и транзисторы с конденсаторами. На транзисторах развитие памяти остановилось надолго, двигаясь лишь по пути уменьшения транзисторных ячеек. На данный момент основным типом памяти является память типа DRAM, ячейка которой состоит из транзистора с конденсатором (1Т/1С).


Читать далее

Достигнут очередной важный этап на пути развития одного из наиболее перспективных конкурентов традиционных «флэшек» - памяти на основе фазового перехода, известной также как PRAM и PCM (phase-change memory). Как сообщили компании Intel и STMicroelectronics, стартовали продажи прототипов новых микросхем, которые являются первыми функционирующими образцами PRAM и предназначены для ознакомления с технологией потенциальных клиентов разработчиков.

Кремниевое изделие получило кодовое имя Alverstone. Как утверждают разработчики, новая память отличается очень высокими скоростями чтения/записи, а её потребляемая мощность гораздо ниже по сравнению с традиционными микросхемами типа флэш.
Читать далее...

О как! Пока Nanochip обещает начать поставки в 2009 году, STMicroelectronics уже в этом году будет тестировать свои образцы фазовой памяти. Причём оба финансируются от Intel... :/ Что это? Intel готовит конкурентов сама себе, или это разные стадии одного проекта? Надо разобраться...

07 февраля 2008 года, 14:21
Текст: Владимир Парамонов

Компании Intel и STMicroelectronics сообщили о начале пробных поставок экспериментальных микрочипов памяти с изменяемым фазовым состоянием (Phase Change Memory, PCM).

Память с изменяемым фазовым состоянием рассматривается в качестве потенциальной альтернативы широко распространенной флэш-памяти. Принцип работы чипов РСМ основан на свойстве халькогенидных полупроводников находиться в двух стабильных фазовых состояниях. В одной из этих фаз вещество носителя представляет собой непроводящий аморфный материал, а в другой - кристаллический проводник. Изменение фазового состояния сопровождается переключением между логическим нолем и единицей.
Читать далее...