Специалисты нашей компании на ежегодном тематическом форуме IEEE International Memory Workshop в Париже представили рабочий прототип памяти на основе фазового перехода (Phase-change memory, PCM). В каждой ячейке памяти хранится по три бита данных. Тестовый образец создан по 90-нм КМОП техпроцессу и представлен в виде массива ёмкостью 32 Мбит.
По мнению разработчиков, такая память очень перспективна, поскольку она способна выдержать несколько миллионов циклов записи. В то же время обычная flash-память — не более 3000 циклов перезаписи. Скорость работы РСМ памяти примерно равна скорости работы оперативной памяти. Если разработку удастся запустить в массовое производство, это позволит получить универсальную память, причем уже в недалеком будущем. Ну а сейчас компания планирует использовать PCM чипы для SSD, а также в виде буферной памяти для SSD с NAND-флэш в качестве основы.
Интересно, что PCM-память сама по себе не является новинкой. Но эта разработка пока так и не получила широкого распространения из-за своей основной проблемы — низкой плотности записи. Трехбитовая же ячейка PCM решает эту проблему. Ранее проблему низкой плотности записи PCM памяти пытались решить компании Intel и Micron, представившие многослойную 3D структуру в виде 3D XPoint памяти. Да, это также решение проблемы, но трехбитовая память дешевле и несколько проще в производстве. Кроме того, однослойная структура надежнее, чем многослойная, и в последнем случае массовое производство чревато риском получить большое число бракованных элементов.
Как работает PCM память
У соединений, которые используются в памяти такого типа, есть два физических состояния — аморфное (без четко выделенной кристаллической структуры) и кристаллическое (где четко видна данная структура). Переход из одного состояния в другое происходит при воздействии на соединение электрического тока. Аморфное состояние, обладающее высоким сопротивлением, используется для представления двоичного 0, a кристаллическое состояние, обладающее низким уровнем сопротивления, представляет 1.
Для того, чтобы сохранить в памяти 0 или 1, необходимо использовать электрический сигнал (сильный и средний для 0 и 1 соответственно). Для того, чтобы считать бит информации, нужно использовать низкое напряжение. От приложенной силы тока в сильной степени зависит объем переведенного в ячейке памяти вещества из исходного аморфного состояния в кристаллическое. Чтение же с такой памяти происходит с использованием малых токов. Чтобы записать 3 бита в одну ячейку, нужно использовать довольно сложный 8-уровневый сигнал.
Ранее, как уже говорилось выше, различные команды исследователей добивались сохранения в ячейке памяти одного бита информации. Но сейчас специалистам нашей компании удалось сохранить три бита в ячейке.
Влияние температуры на PCM память
В новой разработке используется два подхода. Первый — разработка опорного сигнала для определения уровня записи в ячейку. Второй — использование особых методов программирования уровней записи. Ранее у PCM памяти, кроме определенной сложности работы с ней, была еще одна проблема — подверженность влиянию температуры. Из-за этого с течением времени уровень записи в ячейке «плыл», информация становилась плохо читаемой. Сейчас же нашим специалистам удалось решить эту проблему, и температура уже не представляет такую серьезную проблему, как раньше.
Речи о коммерческом использовании технологии пока не идет, но в скором будущем, возможно, PCM-память нового типа станет стандартом. Изначально мы планируем выпустить несколько тестовых образцов, а затем уже наладить выпуск коммерческих систем.
Комментарии (17)
ArcherX
03.06.2016 23:05Кто-нибудь может обьяснить смысл этой новой технологии в преддверии введения более прогрессивной мемристорной памяти и веток этой же технологии?
immaculate
04.06.2016 06:49Первый раз про мемристорную память прочитал, наверное, лет 10 назад. Наверное, скоро внедрят… Еще лет через 20.
0x131315
04.06.2016 17:22Очевидно же — отбивают деньги.
А reram кстати тоже в этом году хотят запустить в производство некие Tezzaron.
Новость прошла тихо, незаметно.
Tezzaron специализируется на обьемной компоновке — они сразу хотят запустить 3D reram чипы максимально возможной плотности.
Уже даже купили лицензию у патентного тролля rambus — деньги проплачены, парад обязан состоятся.
www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?18/58/83
SEVENID
04.06.2016 17:22-1Возможно, для реинкарнации троичной логики => троичного компьютера.
Bokhan
05.06.2016 19:25Подробностей не вспомню, но преподаватель по мат. логике в своё время рассказывала, будто некие учёные считали, при «сколькеричной» логике лучше будут работать ЭВМ — получилось e, оно же число Эйлера. 2,71828 ближе к трём, чем к двум. Так что лично я о реинкарнации троичной логики думаю с любопытством
michael_vostrikov
05.06.2016 21:53+13 бита и троичная логика это не одно и то же. В троичной логике один бит имеет 3 значения. Здесь же используются двоичные биты, то есть 2 значения. И таких битов в одной ячейке памяти 3 штуки, то есть в ячейке может быть записано одно из 8 значений.
rafuck
06.06.2016 02:04«Информативность» системы счисления. Максимальная плотность записи информации достигается при e-ичной системе счисления. Из целых чисел ближе 3, чем 2.
thatsme
>>Но эта разработка пока так и не получила широкого распространения из-за своей основной проблемы — низкой плотности записи.
Угу, а ещё заметное улучшение в новом представленном продукте, — температурный режим. Раньше её рабочие температуры начинались от 85°C, — сейчас уже от 75. Это какой нужен будет радиатор для такой памяти (с дополнительным активным охлаждением в виде вентилятора (?!)).
Слоганы к продуктам использующим эту память:
Новая память, — лучший друг каряка арктической зимой!
Купи себе смартфон-обогреватель со скидкой!
Ivan_83
Для некоторых изделий 75 считается нормальной рабочей температурой.
Даже те же видюхи вполне себе работают на температурах выше.
Но в данном случае речь о технологии которая только разрабатывается, так что криогенка там или плазма не очень существенно, главное что уже работает и характеристики вкусные, а температура в данном случае не очень критична.
На фото мелкий кристалл, ну будет он 75-85 градусов, он же мелкий, тепловыделение с него мизерное, как и затраты на поддержание такой температуры. Плюс его в теплоизолятор можно завернуть, если для нормальной работы нужна именно такая температура.
VaalKIA
Вы серьёзно, о долговременной памяти так? То есть, сдох вентилятор в системном блоке и ваш HDD превратился в кирпич, это — норма. А на солнышке случайно оставить — это будет гораздо обидней.
«И только лучик солнца, только лучик солнца! на столееее..!» :-)
P.S. и да, в видео напротив значения speed теперь стоит жёлтый кружочек, а не зелёный, так что не слишком-то теперь она универсальна.
Ivan_83
В системнике 75 не бывает, и в целом это легко лечится датчиками и авто отключением.
На солнышке 75 бывает разве что под лупой, обычно окружающий воздух всё таки холоднее даже в экстремальных местах (ну кроме совсем вулканов), а дальше опять датчики для отключения.
Почитайте уже про современные SSD, они тоже не очень то надёжны: помимо мизерного числа циклов перезаписи и глюков из за отключения питания/сбоя записи/обновления таблицы трансляции там ещё и заряд утекает, вон самсунги с этим всё борются в своих EVO.
Современные HDD тоже не сильно надёжны в части механических воздействий.
Когда и если IBM выпустит это в производство то оно всяко будет не сильно хуже.
Учитывая какие нынче есть теплоизолятторы (типа плиток на челноках), можно в отдельных случаях немного пожертвовать местом зато гарантировать что оно и пожар переживёт.
Если температура выше 75 цельсия приводящая к потере данных это единственная проблема этой технологии то ИМХО это вин у хдд и ссд.
thatsme
Для справки: Исследования в направлении PCM идут с 1960-х годов.
Вы не учитываете следующего: рабочая температура 75°C, — это температура поддержания записанного состояния.
Из википедии: at the normal working temperature of 85 °C, it is projected to retain data for 300 years
Посчитайте, сколько таких кристалов нужно что-бы заменить 256ГБ SSD.
Медитируйте об отводе тепла. А теперь медитируйте об источнике питания для подобного девайса.