Ich war an
einem Artikel von
aisergeev über Intel mit seiner 3D-XPoint-Technologie interessiert. Der Artikel besagt, dass dies eine Informationsspeichertechnologie ist, die keine Angst vor einem Elektronenverlust hat, der allgemein als nichtflüchtiger Speicher bezeichnet wird. Es ist großartig, dass solche Technologien in unser Leben kommen. Derzeit sind unter nichtflüchtigen Festkörperspeichern USB-Flash und SSD am weitesten verbreitet. Sie haben jedoch Nachteile in Form dieses Elektronenlecks, das wiederum die Speicherdauer von Informationen einschränkt. Offensichtlich hat Intel einen grundlegend anderen Speichertyp veröffentlicht, da der darin enthaltene Datensatz nicht vom Elektronenverlust abhängt.
Ich war sehr daran interessiert, wie genau Intel ihren Speicher erstellt hat. Ich habe im Internet gesucht und möchte Ihnen die möglichen Optionen für diese Technologie mitteilen.
Einer der ersten verwendeten digitalen Speichertypen ohne Leckage ist der mittlerweile veraltete Speicher in magnetischen Domänen -
„Speicher in magnetischen Kernen“ .
Diese Technologie erfährt viele Zweige und Transformationen. Die am häufigsten genannten sind
MRAM und
STTRAM , die ebenfalls von
MELRAM entwickelt werden. Diese Technologie wird jedoch in einem engeren, rein wissenschaftlichen Kreis entwickelt (anscheinend wurde sie noch nicht kommerzialisiert).
MRAM (magnetoresistiver Direktzugriffsspeicher) Magnetowiderstandsspeicher mit direktem Direktzugriff nutzt den quantenmechanischen Effekt des
Tunnelmagnetowiderstands , besteht aus einer Zelle mit zwei Ferromagneten, die durch einen etwa 1 nm dicken Isolator getrennt sind, einem Transistor, der den Zustand (Leitfähigkeit) dieser Zelle liest, und verschiedenen Arten der Zustandsaufzeichnung dieser Zelle. Die Aufzeichnung erfolgt durch elektromagnetische Induktion.
Diese Technologie stellt hohe Anforderungen an die Größe der Zelle, da das von zwei Leitern erzeugte elektromagnetische Feld ziemlich groß ist und bei kleinen Zellengrößen benachbarte Zellen überlappt.
STTRAM - magnetischer Direktzugriffsspeicher mit einem Drehmoment (
STTRAM - Spin-Transfer-Torque-Direktzugriffsspeicher) ist der gleiche (
STT-MRAM - magnetischer Direktzugriffsspeicher mit Spin-Transfer-Drehmoment).
Die Technologie dieses Speichers basiert auf
Spinelektronik . Die Speicherzellen sind Halbleiterferromagnete, die ihre Leitfähigkeit durch an sie gebundene spinpolarisierte Elektronen ändern. Die obere Schicht eines Ferromagneten ändert seine Polarität von einem spinpolarisierten Strom, die zweite Schicht ist eine Barriere, die ihren Widerstand gegen elektrischen Strom in Abhängigkeit vom umgebenden Magnetfeld ändert, die untere Schicht ist ein Permanentmagnet. Wenn die Richtwirkung der Magnetfelder zusammenfällt, nimmt der Widerstand der Barriere ab und umgekehrt, wenn sich die Richtungen der Felder unterscheiden. Vielleicht ist dies eine wissenschaftlich populäre Erklärung für einen Halbleiter-Ferromagneten, vielleicht gibt es im Gegenteil nicht genügend Informationen.
Das Lesen des Zustands erfolgt durch Messen des Widerstands gegen den fließenden Strom, das Schreiben erfolgt durch Anlegen eines spinpolarisierten Stroms. Funktionierende Samples haben eine Lese- / Schreibgeschwindigkeit von 20 ns und werden mit 90-nm-Technologie hergestellt. Die kleinste erreichte Lese- / Schreibgeschwindigkeit beträgt 2 ns. Aufzeichnungsstrom unter 200 nA. Der Zellwiderstand im Zustand "0" 2 kOhm, im Zustand "1" 4 kOhm. Die Technologie ermöglicht eine mehrschichtige Konstruktion. Die theoretische Lese- / Schreibstabilität von mehr als 10 bis zum 15. Grad erreichte praktisch 10 bis zum 13. Grad.
Der zum Schreiben erforderliche Strom ist mehr als eine Größenordnung niedriger als der in MRAM erforderliche.
Die ersten Patente und Arbeitszellen wurden von Grandis in den Jahren 2002-2009 hergestellt und registriert. Die Arbeiten der Zelle in Verbindung mit dem magnetischen Tunnelbau im Jahr 2004 sind daher nicht vor 2024 mit einer breiten Verbreitung zu rechnen. Da das Unternehmen jedoch zusammen mit Patenten von Samsung übernommen wurde, ist Samsung möglicherweise das erste Unternehmen, das diese Art von Speicher zum Verkauf anbietet.
Dieser Speicher ist in Zukunft universell einsetzbar und kann den aktuellen RAM und Flash ersetzen. Es gibt keine Daten zur Temperaturstabilität, IMHO ~ -200 bis +300 Grad.
Threat Spintronics ist in anderen Bereichen sehr vielversprechend.
MELRAM- Zellen dieses
magnetoelektrischen Speichers sind wie folgt angeordnet, der erste Teil besteht aus einem piezoelektrischen Substrat, der zweite aus einem geschichteten magnetoelastischen Material.
Der erste piezoelektrische Teil kann sich verformen, wenn Spannung an sie angelegt wird, und Spannung wird erzeugt, wenn sie verformt werden. Der zweite Teil ist magnetoelastisch und ändert seine Magnetisierung während der Verformung stark. Wenn im Betriebszustand eine Spannung an den ersten Teil angelegt wird, wird das Piezoelektrikum verformt und wirkt auf den zweiten Teil. Das magnetoelastische Material ändert die Magnetisierung in einen senkrechten Zustand, wodurch aufgezeichnet wird. Das Lesen in dieser Zelle kann in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. MIPT wird gemeinsam mit dem nach ihm benannten IRE entwickelt V. A. Kotelnikov RAS und das International Associated Laboratory LIA LICS.
Als nächstes betrachten wir zwei völlig unterschiedliche Speichertypen, die in keiner Weise Magnetfelder verwenden.
Resistiver Direktzugriffsspeicher (
RRAM - Resistiver Direktzugriffsspeicher), ReRAM. RRAM nutzt den Effekt der Fähigkeit von Dielektrika, unter dem Einfluss hoher elektrischer Spannung Leiter zu werden. Sie werden nach der Art der Wirkung auf das Dielektrikum und der Größe und Lage der erzeugten Leitungsbereiche unterteilt. Je nach Art des Einflusses gibt es ein bipolares Schalten, wenn eine Polarität an das Dielektrikum angelegt werden muss, um es auf einen hohen Widerstand zu schalten, und ein anderes für ein niedriges und ein unipolares Schalten, wenn unterschiedliche Spannungspegel verwendet werden, um den Zustand des Dielektrikums umzuschalten. Die Leitungsbereiche können entweder in Form von getrennten Filamenten vorliegen, und nicht alle von ihnen werden Leiter sein, oder in Form von großen Zonen, die zu Leitern werden, und die Filamente und Zonen können entweder über die gesamte Oberfläche des Dielektrikums oder nur in der Nähe der Elektroden angeordnet sein.
Die Speicherzellen können direkt oder über Selektoren in Form von Dioden oder Transistoren verbunden werden. Beim direkten Zusammenbau von Zellen ist es aufgrund der unterschiedlichen Leitfähigkeit einzelner Zellen sehr schwierig, den Zustand einer bestimmten Zelle korrekt zu beurteilen. In dieser Hinsicht ist eine Diode an jede Zelle angeschlossen, dies minimiert den Elektronenverlust, jedoch nicht vollständig, und Sie können jede Zelle auch über einen Transistor einschalten. Dies erhöht die Geschwindigkeit und Genauigkeit Das Lesen einer Zelle erschwert die Struktur erheblich. Wenn sie nur über Dioden verbunden ist, können mehrdimensionale 3D-Strukturen erstellt werden. Diese Technologie ist noch recht jung und wird von fast allen großen Herstellern von Speichergeräten entwickelt.
PCM - Phasenwechselspeicher (derselbe PCM-, PCRAM-, Ovonic Unified Memory-, Chalcogenide RAM- und C-RAM-Speicher), der auf der Grundlage eines Phasenübergangs einer Substanz arbeitet.
Das Arbeitsmedium der Zellen dieser Art von Gedächtnis ist
Chalkogenid , und es wäre richtiger, diese Substanz genauer zu nennen - Tellurid. Tellurid, was genau Forscher verwenden, ist nicht bekannt, das Wiki spricht von Germanium und Antimon, wir können nur davon ausgehen, dass andere Seltenerdmetalle wie Wismut und Beryllium verwendet werden. In verschiedenen Phasenzuständen leitet diese Substanz Strom unterschiedlich, da sie amorph ist, ist ihr Widerstand hoch, im kristallinen Zustand ist der Widerstand niedrig und sie leitet leicht Strom. Gegenwärtig wurden aus dieser Substanz 4 stabile Zustände erhalten, von kristallin bis amorph mit zwei zusätzlichen Übergangszuständen, wodurch die Informationsspeicherdichte signifikant zunimmt. 1969 wurde zunächst eine Schaltgeschwindigkeit von 100 ns aus dem Material erhalten, 2006 erreichten sie 5 ns. Aufgrund der Strahlenbeständigkeit wurden 2006 die ersten kommerziellen Proben im Weltraum eingesetzt. Viele Satelliten haben stabile Umlaufbahnen innerhalb der Van-Allen-Gürtel, und die Strahlungsbeständigkeit ist für sie sehr wichtig.
PCM-Zellen schalten jedoch spontan vom Erhitzen ab - sie haben Angst vor hohen Temperaturen und sollten bei niedrigen Temperaturen viel langsamer schalten oder sogar zusammenbrechen. Dies erfordert die Erzeugung entweder seiner spezifischen Telluridzusammensetzung für spezifische Temperaturen oder temperaturstabiler Betriebsbedingungen der Zelle.
Zurück zu Intel verwendet Intel
PCM . Aber warum genau diese Technologie? Er entwickelte diese Technologie und erhielt das erste Patent,
Stanford Ovshinsky . Er entwickelte im Allgemeinen eine große Anzahl moderner Technologien, die von uns verwendet wurden.
In der September-Ausgabe 1970 von Electronics veröffentlichte Gordon Moore - einer der Gründer von Intel - einen Artikel über PCM. Sein persönliches Interesse hat Intels Entwicklung in diese Richtung veranlasst. Seitdem sind die Fristen für alle Primärpatente in diesem Bereich abgelaufen, und jetzt, nach fast 30 Jahren, haben andere kommerzielle Organisationen an der Weiterentwicklung und Verbesserung dieser Technologie teilgenommen.
Optane ist eine Ableitung der lateinischen Captans (Greifen, Greifen). Temperaturbetriebsbedingungen aus dem Intel Optane Benutzerhandbuch:
Betrieb: 0 bis 70 ° C.
Nicht betriebsbereit: -10 bis 85 ° C.
Es lohnt sich, etwa 30 Grad über das maximal zulässige Maß zu erhitzen, und die Informationen werden nicht verständlich, aber warum liegt die untere Speicherschwelle bei -10 Grad? Vielleicht wird die Zelle einfach wie ein Glas Wasser in der Kälte zerstört.
PCM kann nur in stationären Geräten verwendet werden, die ständig warm und ordnungsgemäß gekühlt sind. Meiner Meinung nach ist dies eine inakzeptable Möglichkeit, Informationen für Laptops und andere mobile Geräte zu speichern. Unser Winter, in dem wir einen Laptop oder ein Telefon unter -10 Grad einfrieren, ist einfach und unkompliziert.