Tworzenie niezawodnych chipów pamięci Speedy

Badacze IBM opracowali sztuczkę programistyczną, która umożliwia bardziej niezawodne przechowywanie dużych ilości danych przy użyciu obiecującej nowej technologii zwanej pamięcią ze zmianą fazy. Firma ma nadzieję, że za około pięć lat zacznie integrować tę technologię pamięci masowej z produktami komercyjnymi, takimi jak serwery przetwarzające dane w chmurze.

Pamięć długoterminowa: Każda komórka w tym chipie pamięci ze zmianą fazy liczącym 200 000 komórek może niezawodnie przechowywać wiele bitów danych przez okres kilku miesięcy.

Podobnie jak pamięć flash, powszechnie spotykana w telefonach komórkowych, pamięć przemiany fazowej jest nieulotna. Oznacza to, że nie wymaga żadnej mocy do przechowywania danych. Można do niego szybko uzyskać dostęp w celu szybkiego uruchamiania komputerów i ogólnie bardziej wydajnej pracy. Pamięć zmiennofazowa ma przewagę szybkości nad pamięcią flash, a Micron i Samsung zamierzają wprowadzić na rynek produkty, które będą konkurować z pamięcią flash w niektórych aplikacjach mobilnych.

Te początkowe produkty będą wykorzystywać komórki pamięci, które przechowują po jednym bicie każdy. Jednak aby pamięć zmiennofazowa była konkurencyjna cenowo dla szerszych zastosowań, będzie musiała osiągnąć wyższą gęstość, przechowując wiele bitów na komórkę. IBM potrzebuje większej gęstości, aby osiągnąć swój cel, jakim jest rozwój pamięci zmiennofazowej dla systemów o wysokiej wydajności, takich jak serwery, które znacznie szybciej przetwarzają i przechowują dane internetowe.

Ogłoszone dzisiaj prace IBM oferują rozwiązanie. W przeszłości naukowcy nie byli w stanie stworzyć urządzenia wykorzystującego wiele bitów na komórkę, które działałoby niezawodnie przez miesiące i lata. Wynika to z właściwości materiałów przemiany fazowej używanych do przechowywania danych. Naukowcy z IBM Research w Zurychu opracowali sztuczkę programową, która pozwala im to zrekompensować.

Każda komórka w tych macierzach do przechowywania danych składa się z małej plamki materiałów przemiany fazowej umieszczonej między dwiema elektrodami. Poprzez przyłożenie napięcia do elektrod, materiał można przełączyć w dowolną liczbę stanów wzdłuż kontinuum od całkowicie nieustrukturyzowanego do wysoce krystalicznego. Pamięć odczytywana jest za pomocą kolejnego impulsu elektrycznego do pomiaru rezystancji materiału, która w stanie krystalicznym jest znacznie mniejsza.

Aby stworzyć wielobitowe komórki pamięci, grupa IBM wybrała cztery różne poziomy oporu elektrycznego. Problem polega na tym, że z biegiem czasu elektrony w komórkach przemiany fazowej mają tendencję do dryfowania, a opór zmienia się, uszkadzając dane. Grupa IBM pokazała, że ​​potrafią zakodować dane w taki sposób, że po ich odczytaniu mogą skorygować błędy wynikające z dryfu i uzyskać właściwe dane.

Grupa IBM wykazała, że ​​kod korygujący błędy może być użyty do niezawodnego odczytu danych z 200 000 komórek pamięci ze zmianą fazy po okresie sześciu miesięcy. To nie są gigabity, jak flash, ale robi wrażenie, mówi Eric Pop , profesor elektrotechniki i informatyki na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Używają sprytnego schematu kodowania, który wydaje się przedłużać żywotność i niezawodność pamięci zmiennofazowej.

W przypadku produktów komercyjnych ta skala czasowa niezawodności musi wynosić nawet 10 lat, mówi Victor Zhirnov, dyrektor ds. projektów specjalnych w Korporacja badawcza półprzewodników . IBM twierdzi, że może się tam dostać. Dryf elektryczny w tych materiałach jest najbardziej problematyczny w pierwszych mikrosekundach i minutach po zaprogramowaniu, mówi Harris Pozidis, kierownik ds. technologii pamięci i sond w IBM Research w Zurychu. Pozidis mówi, że problem dryfu można statystycznie wyjaśnić w schemacie kodowania IBM w dowolnym czasie, ponieważ występuje on w znanym tempie.

Ale pamięć przemiany fazowej nie zostanie szeroko dostosowana, dopóki nie będzie można sprawdzić zużycia energii, mówi Żyrnow. Przerzucanie bitów w tych tablicach nadal wymaga zbyt wiele energii. Wynika to ze sposobu, w jaki zaprojektowane są elektrody, a nad problemem pracuje wielu badaczy. Tej wiosny grupa Popa z University of Illinois zademonstrowała macierze pamięci, które wykorzystują nanorurki węglowe do kodowania komórek pamięci o przemianie fazowej przy 100-krotnie mniejszej mocy.

ukryć