211service.com
Pamięć terabajtowa dla telefonów komórkowych
Nowy rodzaj technologii pamięci może doprowadzić do powstania pendrive'ów lub kart pamięci do aparatów cyfrowych, które przechowują terabajty informacji — więcej niż większość dzisiejszych dysków twardych. Pierwsze przykłady nowej technologii, która może również obniżyć zużycie energii o ponad 99 procent, mogą pojawić się na rynku w ciągu 18 miesięcy.
Małe kawałki: Przewody miedziane wielkości wirusów, takie jak te pokazane tutaj, mogą być kluczem do nowego typu układu pamięci.
To radykalnie nowa technologia, mówi Michael Kozicki, profesor elektrotechniki na Arizona State University, którego grupa jest jedną z kilku pracujących nad wersją nowej pamięci. Jeśli naprawdę działa tak dobrze, jak wszyscy myślą, że może, może naprawdę zrewolucjonizować branżę pamięci i pamięci masowych.
Nowy typ pamięci, zwany pamięcią programowalną z metalizacją komórkową (PMC) lub pamięcią nanojonową, jest opracowywany na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie oraz w firmach takich jak Sony i IBM. Jest to jedna z nowej generacji eksperymentalnych technologii, które starają się zastąpić dyski twarde, nieulotną pamięć flash stosowaną w przenośnej elektronice oraz dynamiczną pamięć o dostępie swobodnym (DRAM) w komputerach osobistych. Pierwsze prototypy pamięci jonowej były zdecydowanie za wolne, aby można je było zastosować w praktyce. Jednak ostatnio naukowcy wykazali, że materiały o strukturze nanoskali mogą tworzyć urządzenia z pamięcią jonową, które są znacznie szybsze. Pamięć nanojonowa jest znacznie szybsza niż pamięć flash, a szybkość niektórych eksperymentalnych komórek dorównuje DRAM-owi, który jest o rząd wielkości szybszy niż flash.
Pamięć może również okazać się łatwa do wykonania. Niedawno grupa z Arizony opublikowała prace wykazujące, że pamięć nanojonowa może być wykonana z materiałów konwencjonalnie stosowanych w układach pamięci komputerowych i mikroprocesorach. Mogłoby to ułatwić integrację z istniejącymi technologiami i oznaczałoby mniej przezbrojenia w fabrykach, co byłoby atrakcyjne dla producentów.
Innym powodem, dla którego pamięć jonowa jest atrakcyjna, jest to, że wykorzystuje bardzo niskie napięcia, więc może zużywać nawet jedną tysięczną tyle energii, co pamięć flash. Teoretycznie może również osiągnąć znacznie wyższą gęstość przechowywania — bity informacji na jednostkę powierzchni — niż pozwalają na to obecne technologie.
Te atrakcje są w dużej mierze wynikiem nowego mechanizmu przechowywania informacji. Pamięć flash przechowuje bity informacji jako ładunek elektryczny, ale im mniejsze komórki pamięci, które przechowują te bity, tym mniej ładunku mogą przechowywać i tym mniej stają się niezawodne. Nowa pamięć przechowuje informacje, przestawiając atomy, tworząc stabilne i potencjalnie bardzo małe komórki pamięci. Co więcej, każda komórka może potencjalnie przechowywać wiele bitów informacji, a komórki mogą być ułożone jedna na drugiej, zwiększając gęstość przechowywania pamięci do punktu, w którym może konkurować z najgęstszą obecnie formą pamięci: dyskami twardymi.
Każda komórka pamięci składa się ze stałego elektrolitu umieszczonego pomiędzy dwiema metalowymi elektrodami. Elektrolit to materiał przypominający szkło, który zawiera jony metali. Zwykle elektrolit opiera się przepływowi elektronów. Ale kiedy do elektrod zostanie przyłożone napięcie, elektrony wiążą się z jonami metali, tworząc atomy metalu, które się grupują. Atomy te tworzą włókno wielkości wirusa, które łączy elektrody, zapewniając ścieżkę, wzdłuż której może płynąć prąd elektryczny. Odwrócenie napięcia powoduje rozpuszczenie przewodu – mówi Kozicki. Stan elektrolitu o wysokiej rezystancji i stan o niskiej rezystancji można wykorzystać do reprezentowania zer i jedynek. Ponieważ metalowe włókno pozostaje na swoim miejscu, dopóki nie zostanie wymazane, pamięć nanojonowa jest nieulotna, co oznacza, że nie wymaga energii do zatrzymywania informacji, tylko do jej odczytania lub zapisania.
Pendrive, który przechowywałby terabajt informacji, musiałby jednak wykorzystać dwie inne cechy pamięci nanojonowej – mówi Kozicki. Po pierwsze, musiałby przechowywać więcej niż jeden bit informacji na komórkę pamięci. Gdy drut wewnątrz ogniwa się uformuje, możliwe jest ponowne przyłożenie napięcia, powodując powstawanie większej liczby atomów, pogrubienie drutu i dalsze zmniejszenie oporu. Kolejne wstrząsy jeszcze bardziej pogrubią przewód, a różne stany rezystancji można wykorzystać do przechowywania wielu bitów informacji na przewód.
Co więcej, ten rodzaj pamięci można układać warstwami, ponieważ nie jest konieczne, aby każda komórka stykała się z podstawową warstwą krzemu, jak to ma miejsce w przypadku niektórych innych rodzajów pamięci. Połączenie wielu bitów na komórkę z wieloma warstwami może umożliwić utworzenie niezwykle gęstej pamięci, mówi Kozicki.
William Gallagher, starszy menedżer ds. eksploracyjnych badań nad pamięcią nieulotną w IBM Research, mówi, że pamięć nanojonowa jest jedną z kilku obiecujących technologii pamięci nowej generacji. Należą do nich MRAM, która przechowuje informacje za pomocą pól magnetycznych, oraz pamięć zmiennofazowa, która przechowuje informacje w sposób podobny do tego, który jest używany do przechowywania bitów na płytach DVD. Gallagher mówi, że konkurenci pamięci jonowej mają przewagę. Chipy MRAM są już sprzedawane do niektórych specjalnych zastosowań, takich jak urządzenia, które będą narażone na trudne warunki. Ale MRAM może również okazać się lepszy w zastosowaniach pamięci o dużej szybkości niż jako zamiennik pamięci flash, więc może nie konkurować bezpośrednio z pamięcią nanojonową. Samsung może jednak sprzedawać pamięć flash opartą na zmianie fazy w ciągu roku.
Mimo to pamięć nano-jonowa może nie być daleko w tyle. Kilka firm posiada licencję na technologię pamięci nanojonowej opracowaną na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie. Należą do nich Qimonda z siedzibą w Niemczech; Micron Technologies z siedzibą w Boise, ID; oraz uruchomienie w trybie stealth Bay Area. Startup jest na dobrej drodze do wyprodukowania pierwszych urządzeń pamięci, które według Kozickiego mogą być dostępne w ciągu 18 miesięcy. Jednak te pierwsze układy nie będą konkurować z dyskami twardymi pod względem gęstości pamięci, mówi.
Nowa technologia może jednak mieć trudności ze zdobyciem szerokiego zastosowania. Pamięć typu Flash stale się poprawia i może to nastąpić w przypadku kilku kolejnych generacji produktów. Ponadto najlepsze prototypy pamięci nano-jonowej zostały wykonane z materiałów, które nie są używane w konwencjonalnych mikroprocesorach, więc produkcja może być kosztowna, przynajmniej na początku. Grupa Kozickiego wykazała niedawno, że pamięć jonową można zbudować z połączenia dwutlenku krzemu i miedzi — materiałów, które są kompatybilne z konwencjonalną produkcją. Ale te materiały nie działają tak dobrze, co może sprawić, że będą mniej atrakcyjne niż alternatywy, takie jak pamięć przemiany fazowej. Aby nowy typ pamięci odniósł sukces, konieczne może być przekonanie producentów do przejścia na nowe materiały.