Pamięć Memristor gotowa do produkcji

Firma HP rozpoczęła testowanie próbek nowego rodzaju pamięci nieulotnej opartej na memrystorach – elementach obwodów, które są znacznie mniejsze niż tranzystory stosowane w pamięci flash. Firma planuje wprowadzić za trzy lata pierwszy komercyjny produkt pamięciowy z pamięcią merystorową.

Pamięć długoterminowa: Każda z białych plamek na tym obrazie z mikroskopii sił atomowych to memrystor o średnicy 50 nanometrów.

HP spodziewa się, że jego technologia pamięci memrystorowej będzie skalować się lepiej niż flash i ma nadzieję, że w 2013 roku zaoferuje produkt o gęstości pamięci masowej około 20 gigabajtów na centymetr kwadratowy, czyli dwukrotnie więcej niż ma oferować w tym czasie pamięć flash. Przeprowadzka będzie ważnym poligonem doświadczalnym dla memrystorów; niezawodność i wydajność tych komponentów, wyprodukowanych po raz pierwszy w laboratoriach HP w 2008 roku, pozostają w dużej mierze niesprawdzone.

R. Stan Williams , starszy pracownik w HP i dyrektor laboratorium informacji i systemów kwantowych firmy, mówi, że jego grupa testuje pierwszą partię przykładowych urządzeń pamięci memrystorowych wyprodukowanych w nieujawnionej fabryce półprzewodników. Przykładowe macierze memrystorów są budowane na standardowych 300-milimetrowych płytkach krzemowych.

Memrystory to urządzenia w nanoskali ze zmienną rezystancją i możliwością zapamiętywania ich rezystancji po wyłączeniu zasilania. HP wytwarza je przy użyciu konwencjonalnych technik litograficznych: układając szereg równoległych metalowych nanodrutów, powlekając je warstwą dwutlenku tytanu o grubości kilku nanometrów, a następnie układając drugi szereg przewodów prostopadłych do pierwszego. Punkty, w których krzyżują się przewody, to memrystory, a każdy z nich może mieć zaledwie około trzech nanometrów. Ta poprzeczna konstrukcja umożliwia również upakowanie memrystorów w bardzo gęste tablice.

Zarówno pamięć flash, jak i memristor są nieulotne, co oznacza, że ​​przechowują dane nawet po odcięciu zasilania. Flash ma jednak pewne ograniczenia. Może wytrzymać tylko około 100 000 cykli zapisu danych i, podobnie jak wszystkie urządzenia oparte na tranzystorach krzemowych, napotka fizyczne ograniczenia, ponieważ jest skalowany, aby tworzyć urządzenia o większej gęstości pamięci. Williams twierdzi, że pamięć memrystorowa może wytrzymać około miliona cykli odczytu i zapisu w testach laboratoryjnych. Będziemy w stanie skalować szybciej i dalej niż flashować, ponieważ memrystor jest bardzo prostą strukturą i można go łączyć w stosy, mówi Williams.

Inni badacze ostrożnie podchodzą do obietnic memrystorów. Chociaż właściwości materiału krzemu są dobrze znane, te z materiałów używanych do produkcji memrystorów Williamsa nie są - przynajmniej do tej pory.

Podstawy, dlaczego te tlenki metali zmieniają sposób, w jaki się zmieniają, nie są dobrze zrozumiane, mówi Curt Richter , lider projektu NanoElectronic Device Metrology w Narodowym Instytucie Standardów i Technologii (NIST) w Gaithersburgu, MD. Lepsze zrozumienie podstawowych właściwości materiałowych tlenków metali używanych do wytwarzania memrystorów będzie miało kluczowe znaczenie dla zapewnienia niezawodnej pracy chipów z miliardami urządzeń nawet przez 10 lat.

Transfer technologii do zakładów produkcyjnych może znacznie przyczynić się do wypełnienia tej luki w wiedzy. Mówi, że kiedy już masz bajeczkę, jest to zupełnie nowa gra Dymitr Strukow , profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara, który w swoim laboratorium opracowuje memrystory.

Mogłoby to również pomóc w wysiłkach na rzecz opracowania obwodów logicznych memrystorów, mówi Richter. Memrystory są przedmiotem dużego zainteresowania, ponieważ teoretycznie są zdolne do działania analogicznego do tego, co dzieje się w synapsie w ludzkim mózgu. Jak dotąd jednak wszystkie eksperymentalne demonstracje memrystorów były dokonywane poprzez zmuszanie ich do zachowywania się bardziej jak tranzystory. Zamiast przełączać się między setkami stanów, te memrystory zostały stworzone tak, aby przełączać się między dwoma stanami o wysokiej i niskiej rezystancji – cyfrowym zerem i jedynką.

W tym tygodniu w dzienniku Natura Williams i współpracownicy zgłosili duży krok naprzód w dziedzinie logiki memrystorowej, polegający na wytworzeniu obwodów zdolnych do pełnej logiki Boole'a. Obwody są nadal cyfrowe, ale Williams twierdzi, że jego zespół wykazał, że wszystko, co można obliczyć na krzemie, można zrobić za pomocą memrystorów i na mniejszej przestrzeni. Zademonstrowanie cyfrowej logiki za pomocą urządzeń jest ważnym pierwszym krokiem w kierunku bardziej egzotycznego przetwarzania, mówi Strukov.

Obwody memrystorowe zgłoszone w Natura są również zdolne do obsługi pamięci i logiki, funkcji, które są wykonywane w oddzielnych urządzeniach w dzisiejszych komputerach. Większość energii wykorzystywanej obecnie do obliczeń jest wykorzystywana do przenoszenia danych między dyskiem twardym a procesorem, mówi Williams. Przyszłe urządzenie oparte na memrystorach, które zapewnia obie funkcje, może zaoszczędzić dużo energii i pomóc komputerom działać szybciej, nawet gdy krzem osiąga swoje fizyczne granice.

Na razie jednak firma będzie pracować nad przezwyciężeniem potencjalnych wyzwań produkcyjnych, które pojawiają się podczas opracowywania memrystorów dla pamięci nieulotnej. Memrystory to urządzenia pasywne, które muszą być zbudowane na tradycyjnych tranzystorach krzemowych, które służą do wprowadzania mocy do systemu. Ta złożoność może być przeszkodą, mówi Pinaki Mazumder , profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Michigan. Wprowadzanie większej liczby masek [litograficznych] może mieć negatywny wpływ na plony, ponieważ zwiększa się ryzyko błędów, mówi.

Pomimo tych wyzwań, Williams mówi, że nadszedł czas, aby memristors się rozwinęli. Nasze wyniki laboratoryjne były dobre i nadszedł czas na przetestowanie memrystorów w fabryce.

ukryć