كنت مهتمًا
بمقالة aisergeev حول Intel بتقنية 3D XPoint الخاصة بهم. تنص المقالة على أن هذه تقنية تخزين معلومات لا تخاف من تسرب الإلكترون ، والتي تسمى عمومًا الذاكرة غير المتطايرة. من الرائع أن تدخل مثل هذه التقنيات في حياتنا. حاليًا ، من بين أجهزة التخزين الصلبة غير المتطايرة ، فإن فلاش USB و ssd هي الأكثر انتشارًا. ولكن لديهم عيوب في شكل تسرب الإلكترون هذا ، والذي يفرض بدوره قيودًا على فترة تخزين المعلومات. من الواضح أن Intel أصدرت نوعًا مختلفًا تمامًا من الذاكرة ، حيث أن السجل الموجود فيها لا يعتمد على تسرب الإلكترون.
لقد كنت مهتمًا جدًا بكيفية إنشاء Intel لذاكرتهم بالضبط. لقد بحثت في الشبكة وأريد أن أطلعكم على الخيارات الممكنة لهذه التكنولوجيا.
واحدة من أولى أنواع الذاكرة الرقمية المستخدمة دون تسرب هي الذاكرة القديمة الآن في المجالات المغناطيسية -
"الذاكرة على النوى المغناطيسية" .
تخضع هذه التقنية للعديد من الفروع والتحولات. الأكثر شيوعًا هي
MRAM و
STTRAM ، والتي يتم تطويرها أيضًا بواسطة
MELRAM ، ولكن يتم تطوير هذه التكنولوجيا في دائرة علمية أضيق
نقية (على ما يبدو لم يتم تسويقها بعد).
MRAM (ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية المقاومة) تستخدم الذاكرة المغناطيسية ذات الوصول المباشر العشوائي التأثير الميكانيكي الكمومي
للمقاومة المغناطيسية للنفق ، وتتكون من خلية بها مغناطيسان حديديان يفصلهما عازل بسمك 1 نانومتر ، وترانزستور يقرأ حالة (الموصلية) هذه الخلية وأنواع مختلفة من تسجيل الحالة لهذه الخلية. يتم التسجيل عن طريق الحث الكهرومغناطيسي.
هذه التكنولوجيا تتطلب الكثير من حجم الخلية ، لأن المجال الكهرومغناطيسي الذي ينتجه موصلان كبير جدًا ، وبأحجام خلايا صغيرة ، سيتداخل مع الخلايا المجاورة.
STTRAM - ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسي مع عزم الدوران (
STTRAM - ذاكرة الوصول العشوائي - نقل عزم الدوران - الذاكرة نفسها) هي نفسها (
STT-MRAM - ذاكرة الوصول العشوائي لعزم دوران النقل).
تعتمد تقنية هذه الذاكرة على
الإلكترونيات الدورانية . خلايا الذاكرة عبارة عن مغناطيسات حديدية شبه موصلة تغير موصليةها من إلكترونات مستقطبة تدور متصلة بها. الطبقة العليا عبارة عن مغناطيس حديدي يغير قطبيته من التيار المستقطب الدوراني ، والطبقة الثانية عبارة عن حاجز يغير مقاومته للتيار الكهربائي اعتمادًا على المجال المغناطيسي المحيط ، والطبقة السفلية هي مغناطيس دائم. عندما تتزامن اتجاهية المجالات المغناطيسية ، تنخفض مقاومة الحاجز ، والعكس بالعكس إذا اختلفت اتجاهات الحقول. ربما يكون هذا تفسيرًا شائعًا علميًا لمغناطيس من أشباه الموصلات ، ربما على العكس من ذلك ، لا توجد معلومات كافية.
تتم قراءة الحالة عن طريق قياس مقاومة التيار المتدفق ، وتتم الكتابة عن طريق تطبيق تيار مستقطب الدوران. العينات العاملة لها سرعة قراءة / كتابة 20 نانومتر ويتم تصنيعها باستخدام تقنية 90 نانومتر. أصغر سرعة قراءة / كتابة تم تحقيقها هي 2 ns. تسجيل التيار أقل من 200 نانومتر. مقاومة الخلية في حالة "0" 2 كيلو أوم ، في حالة "1" 4 كيلو أوم. تسمح التكنولوجيا بالبناء متعدد الطبقات. استقرار القراءة / الكتابة النظري لأكثر من 10 إلى الدرجة 15 ، عمليًا يصل إلى 10 إلى الدرجة 13.
التيار المطلوب للكتابة هو أكثر من ترتيب حجم أقل من المطلوب في MRAM.
تم إنتاج أول براءات اختراع وخلية عمل وتسجيلها بواسطة Grandis في 2002-2009 ، وعمل الخلية إلى جانب النفق المغناطيسي في عام 2004 ، وبالتالي ، لا يتوقع توزيعًا واسعًا قبل عام 2024. ولكن نظرًا لأن شركة Samsung استحوذت على الشركة جنبًا إلى جنب مع براءات الاختراع ، فقد تكون Samsung أول من يطلق هذا النوع من الذاكرة للبيع.
هذه الذاكرة عالمية في المستقبل وستكون قادرة على استبدال ذاكرة الوصول العشوائي والفلاش الحالي. لا توجد بيانات حول استقرار درجة الحرارة ، IMHO ~ -200 إلى +300 درجة.
التهديد Spintronics واعدة للغاية في مجالات أخرى.
يتم ترتيب خلايا
MELRAM لهذه الذاكرة
الكهرومغناطيسية على النحو التالي ، ويتكون الجزء الأول من ركيزة كهرضغطية ، والثاني من مادة مغناطيسية ذات طبقات.
يمتلك الجزء الكهروإجهادي الأول القدرة على التشوه إذا تم تطبيق الجهد عليهم ويتم توليد الجهد إذا كان مشوهًا ، والجزء الثاني مرن مغناطيسي ويغير مغناطته بشكل كبير أثناء التشوه. في حالة العمل ، عندما يتم تطبيق الجهد على الجزء الأول ، يتشوه الكهروإجهادي ويعمل على الجزء الثاني ، وتغير المادة المغناطيسية المغناطيسية المغنطة إلى حالة متعامدة ، وبالتالي التسجيل. يمكن إجراء القراءة في هذه الخلية بترتيب عكسي. يتم تطوير MIPT بالاشتراك مع IRE سميت بعد V. A. Kotelnikov RAS والمختبر الدولي المرتبط LIA LICS.
بعد ذلك ، سننظر في نوعين مختلفين تمامًا من الذاكرة لا يستخدمان المجالات المغناطيسية بأي شكل من الأشكال.
ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة (
RRAM - ذاكرة الوصول العشوائي المقاوم) ، ReRAM. تستخدم RRAM تأثير قدرة العوازل على أن تصبح موصلات تحت تأثير الجهد الكهربائي العالي ، ويتم تقسيمها وفقًا لنوع الإجراء على العازل وحجم وموقع مناطق التوصيل التي تم إنشاؤها. وفقًا لنوع الإجراء ، هناك تبديل ثنائي القطب عندما يلزم تطبيق قطبية واحدة على العازل لتبديلها إلى مقاومة عالية وأخرى منخفضة ، والتبديل أحادي القطب عند استخدام مستويات الجهد المختلفة لتبديل حالة العازل. يمكن أن تكون مناطق التوصيل إما على شكل خيوط منفصلة ، ولن تكون جميعها موصلات ، أو في شكل مناطق كبيرة تصبح موصلات ، ويمكن وضع الخيوط والمناطق إما على كامل سطح العازل الكهربائي أو بالقرب من الأقطاب الكهربائية فقط.
يمكن توصيل خلايا الذاكرة مباشرة أو من خلال محددات على شكل ثنائيات أو ترانزستورات. عند تجميع الخلايا مباشرة ، بسبب الموصلية المختلفة للخلايا الفردية ، من الصعب جدًا تقييم حالة خلية معينة بشكل صحيح ، في هذا الصدد ، يتم توصيل الصمام الثنائي بكل خلية ، وهذا يقلل من تسرب الإلكترون ، ولكن ليس تمامًا ، ويمكنك أيضًا تشغيل كل خلية من خلال الترانزستور ، وهذا سيزيد من السرعة والدقة قراءة الخلية ، لكنها ستعقد البنية بشكل كبير ، عند الاتصال فقط من خلال الثنائيات ، يمكنك إنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد متعددة الأبعاد. هذه التكنولوجيا حديثة العهد ويتم تطويرها من قبل جميع الشركات المصنعة لأجهزة الذاكرة تقريبًا.
PCM - ذاكرة تغيير الطور (نفس PCM و PCRAM و Ovonic Unified Memory و Chalcogenide RAM و C-RAM) التي تعمل على أساس المرحلة الانتقالية للمادة.
الوسيلة العاملة لخلايا هذا النوع من الذاكرة هي
chalcogenide ؛ سيكون من الأصح تسمية هذه المادة بشكل أكثر تحديدًا - Telluride. Telluride ما يستخدمه الباحثون بالضبط غير معروف ، يتحدث ويكي عن الجرمانيوم والأنتيمون ، يمكننا فقط أن نفترض أنه يتم استخدام المعادن الأرضية النادرة الأخرى ، مثل البزموت والبريليوم. في حالات الطور المختلفة ، تقوم هذه المادة بتوصيل التيار بشكل مختلف ، كونها غير متبلور تكون مقاومتها عالية ، في الحالة البلورية ، تكون المقاومة منخفضة ويمكنها توصيل التيار بسهولة. في الوقت الحاضر ، تم الحصول على 4 حالات مستقرة من هذه المادة ، من بلوري إلى غير متبلور مع حالتين انتقاليتين إضافيتين ؛ ونتيجة لذلك ، تزداد كثافة تخزين المعلومات بشكل كبير. في البداية ، في عام 1969 ، تم الحصول على سرعة تحويل 100 نانوثانية من المادة ، وفي عام 2006 حققوا 5 نانوثانية. في عام 2006 ، بسبب مقاومة الإشعاع ، بدأ استخدام العينات التجارية الأولى في الفضاء. تحتوي العديد من الأقمار الصناعية على مدارات مستقرة داخل أحزمة Van Allen ، ومقاومة الإشعاع أمر بالغ الأهمية بالنسبة لهم.
لكن ، خلايا PCM تتحول تلقائيًا من التسخين - فهي تخشى من درجات الحرارة المرتفعة ، وفي درجات الحرارة المنخفضة يجب أن تتحول بشكل أبطأ أو حتى تنهار. الأمر الذي يتطلب إنشاء تركيبة تيلوريد محددة لدرجات حرارة محددة ، أو ظروف تشغيل مستقرة في درجة الحرارة للخلية.
ولكن بالعودة إلى Intel ، تستخدم Intel
PCM . ولكن لماذا بالضبط هذه التكنولوجيا؟ طور هذه التكنولوجيا وحصل على أول براءة اختراع ،
ستانفورد أوفشينسكي ، طور بشكل عام عددًا كبيرًا من التقنيات الحديثة التي نستخدمها.
في إصدار 1970 من الإلكترونيات ، نشر جوردون مور - أحد مؤسسي شركة Intel - مقالًا حول PCM. دفعت مصلحته الشخصية إلى تطوير شركة Intel في هذا الاتجاه. منذ ذلك الحين ، انقضت المواعيد النهائية لجميع براءات الاختراع الأولية في هذا المجال ، والآن ، بعد ما يقرب من 30 عامًا ، شاركت منظمات تجارية أخرى في مزيد من التطوير والتحسين لهذه التكنولوجيا.
Optane مشتق من الكابتان اللاتيني (الإمساك ، الإمساك). ظروف تشغيل درجة الحرارة من دليل مستخدم Intel Optane:
التشغيل: من 0 إلى 70 درجة مئوية
أثناء عدم التشغيل: من -10 إلى 85 درجة مئوية
يجدر تسخين حوالي 30 درجة فوق الحد الأقصى المسموح به ولن تصبح المعلومات ، على ما يبدو مفهومة ، ولكن لماذا هو عتبة تخزين أقل من -10 درجة؟ ربما سيتم تدمير الخلية ببساطة مثل وعاء زجاجي من الماء في البرد.
يمكن استخدام PCM فقط في المعدات الثابتة التي تكون دافئة باستمرار وبتبريد مناسب. في رأيي ، هذه طريقة غير مقبولة لتخزين المعلومات لأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمعدات المحمولة الأخرى. فصل الشتاء الذي نتج عنه تجميد كمبيوتر محمول أو هاتف أقل من -10 درجات سهل وبسيط.