Pierwsza 3-bitowa pamięć zmiennofazowa
Naukowcy z IBM Research zaprezentowali pierwszy na świecie stabilny układ pamięci PCM (phase-change memory - pamięć zmiennofazowa), w którym można przechowywać 3 bity w komórce.
Technologia pamięci zmiennofazowych od lat przyciąga uwagę specjalistów. Może ona bowiem w przyszłości zastąpić wiele używanych nośników pamięci. PCM jest nieulotna, czyli nie traci danych po odłączeniu zasilania, charakteryzuje się szybkim zapisem i odczytem danych, jest gęsta, czyli pozwala na zapisanie dużej ilości danych na małej przestrzeni, oraz wytrzymała. PCM może wytrzymać 10 milionów cykli odczytu, zapisu. Standardowa pamięć USB wytrzymuje około 3000 cykli.
Specjaliści z IBM-a widzą przyszłość PCM hybrydowym układzie z kośćmi flash, gdzie PCM będzie odgrywała rolę szybkiej pamięci cache. Na przykład w smartfonach w PCM mógłby być przechowywany system operacyjny, dzięki czemu urządzenie startowałoby w ciągu kilku sekund. Przemysł mógłby wykorzystać PCM do przechowywania najbardziej krytycznych danych, do których konieczny jest błyskawiczny dostęp. Mogą to być np. dane finansowe.
Układy PCM działają dzięki wykorzystywaniu materiałów, które występują w dwóch stabilnych stanach - amorficznym i krystalicznym. Pierwsza z tych faz nie ma jasno określonej struktury i słabo przewodzi prąd, faza krystaliczna to faza o określonej strukturze, dobrze przewodząca ładunki elektryczne. Do zapisania danych cyfrowych w PCM wykorzystywany jest prąd o wysokim lub średnim napięciu. Prowadzi on do zmiany fazy, więc np. faza amorficzna możne reprezentować '0', a faza krystaliczna - '1'. Do odczytywania wykorzystuje się prąd o niskim napięciu.
Dotychczas udawało się wyprodukować układy PCM, w których w pojedynczej komórce przechowywano 1 bit. Dzisiaj, podczas IEEE International Memory Workshop eksperci z IBM zaprezentowali pierwszy w historii układ PCM zdolny do przechowania 3 bitów w komórce, w podwyższonej temperaturze po 1 milionie cykli odczytu/zapisu.
PCM to pierwszy praktyczny przykład uniwersalnej pamięci łączącej cechy DRAM i flash, odpowiada więc jednemu z wielkich wyzwań, przed którym stoi przemysł półprzewodnikowy. Osiągnięcie 3 bitów na komórkę to znaczący krok naprzód, gdyż przy tej gęstości zapisu koszt PCM staje się znacznie niższy niż układów DRAM i bliższy kosztowi flash - mówi doktor Haris Pozidis, odpowiedzialny za badania nad pamięciami nieulotnymi w laboratorium IBM-a w Zurichu.
Komentarze (17)
smoczeq, 17 maja 2016, 14:12
Pożyjemy zobaczymy
Ileż to pamięci nieulotnych się przewijało PCM, MRAM, RRAM, FeRAM. Wszyscy szukają świętego Graala pamięci tzw. universal memory.
Nawet pomimo tego, że są lepsze niż flash to i tak na koniec kasa zadecyduje.
pogo, 17 maja 2016, 16:08
Ta... A HP obiecywał, że MRAM będzie na rynku ze 2-3 lata temu.
Flaku, 17 maja 2016, 16:16
Czy tylko mi się wydaje dziwne porównywanie PCM do "Pamięci USB"? Jedno, to sposób przechowywania danych, a USB to raczej protokół komunikacji, za pomocą którego można się łączyć z różnymi układami pamięci.
smoczeq, 17 maja 2016, 16:23
Zastosowano pewnie skrót myślowy. Przypuszczam, że chodziło o pendrive-y i zastosowaną w nich pamięć NAND flash która ma ograniczoną ilość operacji kasowania/zapisu (około 1e4 operacji). Chociaż kłóciłbym się co do liczby 3000. Moim zdaniem jest to większa liczba.
ksalem, 17 maja 2016, 18:02
Pogubiłem się. To pamięć sterowana jest prądem czy napięciem bo prąd określany jest dużym albo małym natężeniem. I nie doczytałem się 2-ki (trzeci stan). Poza tym mogliby nazwać ten "Bit" - 3^n jakoś inaczej bo jak na razie jest 2^n.
Gość Astro, 17 maja 2016, 18:25
No właśnie. Czuję abisalne zagubienie wobec takiego oksymoronu jak "prąd o napięciu"…
Może warto założyć kolejny wątek w "pytaniach i odpowiedziach"? Podsyłam hasła:
– prawo Ohma;
– źródło prądowe;
– źródło napięciowe;
– …
pogo, 17 maja 2016, 18:29
Do czego potrzebny Ci trzeci stan?Tam mają być zapisane 3 bity, czyli 8 różnych wartości możliwych do jednoznacznego odczytania. Czyli zwyczajnie 2 stany skrajne i 6 pośrednich.
Gość Astro, 17 maja 2016, 19:09
https://www.youtube.com/watch?v=q3dIw3uAyE8&feature=youtu.be
pogo, 17 maja 2016, 19:14
Więc jednak zwyczajnie 3 warstwy.
Gość Astro, 17 maja 2016, 19:30
Tak, oczywiście. Zwyczajny "prąd o napięciu" się jednak nie pojawił.
ksalem, 17 maja 2016, 19:39
Dwa stany: pierwszy - amorficzny - aktywowany prądem o małym natężeniu aby otrzymać temperaturę (z filmu) ok 350C i nie zdążył się uporządkować, drugi - krystaliczny - aktywowany prądem o wysokim natężeniu aby materiał osiągnął 620C i skrystalizował. W tej jednej komórce więcej nie widzę. To jak oni chcą osiągnąć te osiem stanów układu elektroda-GTS(materiał krystaliczny-amorficzny)-elektroda?
smoczeq, 17 maja 2016, 21:03
Są różne stany krystalizacji. Dobierając odpowiednie prądy/temperatury można uzyskać różny stopień uporządkowania. Jednym z problemów pamięci PCM było to, że z czasem, skrystalizowana struktura dążyła do nieskrystalizowanej. Najwidoczniej rozwiązali ten problem na tyle by można było zapisać więcej stanów w jednej komórce pamięci.
pogo, 17 maja 2016, 21:32
@@ksalem,@@smoczeq
Obaj pominęliście zarówno filmik od Astro, jak i mój komentarz do filmiku, w którym przyznałem się do błędu... więcej nie podpowiem
ksalem, 17 maja 2016, 21:57
@pogo
Ja tylko głośno myślę nad tym rozwiązaniem pamięci i się nie czepiam do wypowiedzi tylko artykułu. A filmik dużo wyjaśnił.
Jeśli mówimy tu o różnych stopniach przejścia pomiędzy stanem krystalicznym a amorficznym to można osiągnąć teoretycznie więcej stanów pośrednich. W praktyce muszą być mierzalne różnice między poszczególnymi stanami oraz ich statyczność i powtarzalność. Ale czemu nie. Wystarczy szybki układ logiczny porównujący prąd podczas odczytu i mamy wielokrotnie bardziej pojemną pamięć niż obecne.
Tylko co z energią cieplną w dużych kościach pamięci. Jedna komórka to pewnie kilka- kilkaset mikronów a częste operacje zapisu dając temperaturę z przedziału 350-620C to już piekarnik i ciekła cyna.
rahl, 17 maja 2016, 22:42
Jak usłyszałem "memorey processing" to od razu zobaczyłem chip z głowy terminatora, super-gęsta i szybka pamięć zintegrowana bezpośrednio z CPU. Mówię wam skynet nadchodzi, the end is nigh
smoczeq, 18 maja 2016, 09:16
Mógłbym przysiąc, że wczoraj gdy odpisywałem ksalemowi to nie widziałem Waszych postów. A może je po prostu przeoczyłem, przepraszam, mea culpa.
Nie do końca rozumiem. W zaprezentowanym filmiku w jednym grzybku (jednej komórce pamięci) mogą zapisać 8 stanów.
Nie jest to problemem teraz. Odległości między komórkami pamięci są wystarczające by podgrzewanie jednej komórki pamięci nie wpływało na inne. Może być to problemem później gdy będą próbować zagęścić te pamięci.
Generalnie tutaj jest więcej info:
http://www.zurich.ibm.com/news/11/pcm.html
Gość Astro, 18 maja 2016, 20:14
https://www.researchgate.net/profile/Matthias_Wuttig/publication/280222690/figure/fig5/AS:284653350080516@1444878055222/Fig-5-a-Typical-''mushroom''-type-of-PCM-cell-and-b-schematic.png