Pamięć flash o największej pojemności jak dotąd

Nawet w czasach ekonomicznej zapaści przemysłu elektronicznego, SanDisk, producent kart pamięci, zakłada, że ​​klienci będą skłonni zapłacić za więcej danych w kieszeni.

Zwielokrotniona pamięć: Mikrograf 64-gigabitowego chipa flash, który może przechowywać cztery bity na komórkę pamięci – dwukrotnie większą niż tradycyjnie przechowywana.

Firma ogłosiła znaczny postęp w technologii pamięci flash, która umożliwia przechowywanie 64 gigabitów danych na chipie wielkości paznokcia. Nowe, bardziej przestronne układy flash robią to, przechowując cztery bity na komórkę pamięci, w przeciwieństwie do standardowego jednego lub dwóch bitów na komórkę. SanDisk przedstawił szczegóły zaliczki na Międzynarodowa konferencja dotycząca obwodów półprzewodnikowych w San Francisco we wtorek.

Stworzenie układu z czterema bitami na komórkę jest ogromnym wyzwaniem i uważamy to za duży przełom, mówi Khandker Quader, starszy wiceprezes ds. technologii pamięci i rozwoju produktów w firmie SanDisk. Quader dodaje, że praca zaprezentowana na konferencji, która koncentruje się na zapewnieniu niezawodnego przechowywania danych, ma wpływ na przyszłe generacje pamięci flash.

Pamięć flash stała się podstawą przemysłu elektronicznego. Jest używany w wielu gadżetach, w tym aparatach, konsolach do gier, telefonach komórkowych i najnowszych laptopach. Ponieważ dane są przechowywane na chipie flash jako ładunek elektryczny na tranzystorach, pamięć flash podlega słynnemu credo, które Gordon Moore z firmy Intel przedstawił kilkadziesiąt lat temu: liczba tranzystorów w chipie podwaja się co dwa lata. Innymi słowy, dzięki kurczącym się rozmiarom tranzystorów pamięć flash staje się coraz bardziej pojemna.

Jednak w ostatnich latach inżynierowie znaleźli inny sposób na zwiększenie pojemności pamięci flash bez czekania na kurczenie się tranzystorów. Robią to, przechowując więcej niż jeden bit danych na tranzystor, w ramach tak zwanych komórek wielopoziomowych (MLC). W komórce jednopoziomowej dane są przechowywane w dwóch różnych stanach, zdefiniowanych przez różne poziomy napięcia. Z kolei czterobitowy MLC przechowuje informacje w 16 stanach, co przekłada się na cztery bity danych na komórkę, czyli czterokrotność ilości informacji.

Ta sztuczka wcale nie jest łatwa. Zapewnienie, że każda komórka pamięci utrzymuje dokładnie właściwe napięcie, bez zakłócania napięcia sąsiednich komórek, jest poważnym wyzwaniem, mówi Quader. Inną kwestią jest skrócenie czasu potrzebnego na zapisywanie do tych komórek.

Firma SanDisk rozwiązała te problemy za pomocą nowych algorytmów, które działają na kontrolerze pamięci flash. Aby zapisywać i odczytywać dane do iz komórek, inżynierowie wykorzystują niektóre tranzystory na chipie flash do sterowania innymi tranzystorami używanymi do przechowywania danych. Algorytmy te są istotnymi czynnikami w niezawodnym wkuwaniu czterech bitów na komórkę.

Wprowadziliśmy kilka kluczowych koncepcji, które pozwalają nam zarządzać stroną pamięci, mówi Quader. Złożoność tej dystrybucji jest zupełnie inna niż to, co robisz z dwoma bitami na komórkę.

Zwykle do zapisu danych w komórce pamięci używane jest pojedyncze przyłożone napięcie, ale to podejście nie zadziała w przypadku komórek czterobitowych, ponieważ są one tak małe i blisko siebie. Zapis do jednej komórki może łatwo wymazać sąsiednią komórkę ze względu na efekty sprzężenia elektrycznego. Zastosowanie podejścia zwanego programowaniem trójetapowym pozwala obejść ten problem. Do jednej komórki przykładane jest niewielkie napięcie, skutecznie programując tylko 3 z 16 stanów. Następnie sąsiednie komórki są programowane odpowiednio na 15 i 3 poziomy przy użyciu różnych napięć. Na koniec oryginalna komórka jest programowana po raz drugi. Zapisywanie danych w ten sposób krok po kroku wytwarza charakterystyki elektryczne w komórce, które zapewniają niezawodne przechowywanie bitów.

Ponieważ schemat programowania trwa nieco dłużej niż tradycyjne podejścia, firma SanDisk opracowała funkcję, która wykrywa napięcia przechowywane w komórkach, skutecznie zapamiętując wykryte wcześniej wartości. Efektem końcowym jest chip, który może zapisywać dane z szybkością 7,8 megabajtów na sekundę – zbliżoną do szybkości, z jaką można uzyskać dostęp do istniejących chipów. Quader z SanDisk twierdzi, że 64-gigabitowe chipy będą produkowane przed drugą połową tego roku, przy użyciu 43-nanometrowej technologii litograficznej.

Mark Bauer , pracownik naukowy w firmie zajmującej się pamięcią Numonyx i przewodniczący sesji konferencyjnej, mówi, że prawdziwą innowacją stojącą za pracą SanDisk jest technologia kontrolera. Nie zobaczysz czterobitowego flasha bez tego kontrolera, mówi.

Bauer dodaje, że chociaż niektórzy eksperci przewidywali, że pamięć flash osiąga swoje limity przechowywania, sprytna inżynieria wciąż tchnie nowe życie w technologię. Cztery lata temu ludzie mówili, że flash uderza w przeszkodę, ale ulepszenia wciąż nadchodzą, mówi. Nie możemy powiedzieć, jakie rozwiązania, które badamy dzisiaj, rozwiążą problemy jutro.

ukryć