Estaba interesado en
un artículo de aisergeev sobre Intel con su tecnología 3D XPoint. El artículo establece que esta es una tecnología de almacenamiento de información que no teme a la fuga de electrones, que generalmente se denomina memoria no volátil. Es genial que tales tecnologías lleguen a nuestras vidas. Actualmente, entre los dispositivos de almacenamiento no volátiles de estado sólido, usb flash y ssd son los más extendidos. Pero tienen desventajas en la forma de esta fuga de electrones, que a su vez impone restricciones en el período de almacenamiento de información. Obviamente, Intel lanzó un tipo de memoria fundamentalmente diferente, ya que el registro no depende de la fuga de electrones.
Estaba muy interesado en cómo exactamente Intel creó su memoria. Busqué en la red y quiero compartir con ustedes las posibles opciones para esta tecnología.
Uno de los primeros tipos de memoria digital utilizada sin fugas es la memoria ahora obsoleta en dominios magnéticos:
"Memoria en núcleos magnéticos" .
Esta tecnología sufre muchas ramas y transformaciones. Los más mencionados son
MRAM y
STTRAM , que también está siendo desarrollado por
MELRAM, pero esta tecnología se está desarrollando en un círculo más estrecho y puramente científico (aparentemente aún no se ha comercializado).
La memoria magnetoresistiva de acceso directo-aleatorio
MRAM (memoria magnetoresistiva de acceso aleatorio) utiliza el efecto mecánico cuántico de la
magnetorresistencia de
túnel , consiste en una célula con dos ferromagnetos separados por un aislante de aproximadamente 1 nm de espesor, un transistor que lee el estado (conductividad) de esta célula y varios tipos de registro de estado de esta célula. La grabación se realiza por inducción electromagnética.
Esta tecnología exige mucho el tamaño de la celda, ya que el campo electromagnético producido por dos conductores es bastante grande y, con tamaños de celda pequeños, se superpondrá a las celdas vecinas.
STTRAM - memoria magnética de acceso aleatorio con un par (
STTRAM - memoria de acceso aleatorio de giro de transferencia de torque) es la misma (
STT-MRAM - memoria magnética de acceso aleatorio de torque de transferencia de giro).
La tecnología de esta memoria se basa en la
electrónica de giro . Las células de memoria son ferromagnetos semiconductores que cambian su conductividad de los electrones polarizados por espín unidos a ellos. La capa superior es un ferromagnet que cambia su polaridad de la corriente polarizada por rotación, la segunda capa es una barrera que cambia su resistencia a la corriente eléctrica dependiendo del campo magnético circundante, la capa inferior es un imán permanente. Cuando la directividad de los campos magnéticos coincide, la resistencia de la barrera disminuye y viceversa aumenta si las direcciones de los campos difieren. Quizás esta sea una explicación científicamente popular de un ferromagnet semiconductor, quizás por el contrario, no hay suficiente información.
La lectura del estado se realiza midiendo la resistencia a la corriente que fluye, la escritura se realiza aplicando una corriente polarizada por rotación. Las muestras que funcionan tienen una velocidad de lectura / escritura de 20 ns y se hacen con tecnología de 90 nm. La velocidad de lectura / escritura más pequeña alcanzada es de 2 ns. Registro de corriente de menos de 200 nA. La resistencia celular en el estado "0" 2 kOhm, en el estado "1" 4 kOhm. La tecnología permite la construcción de varias capas. Estabilidad teórica de lectura / escritura de más de 10 a 15 ° grado, prácticamente alcanzó 10 a 13 ° grado.
La corriente requerida para escribir es más de un orden de magnitud menor que la requerida en MRAM.
Las primeras patentes y la celda de trabajo fueron producidas y registradas por Grandis en 2002-2009, el trabajo de la celda junto con el túnel magnético en 2004, por lo tanto, no se espera una amplia distribución antes de 2024. Pero dado que la compañía fue adquirida por Samsung junto con las patentes, Samsung puede ser el primero en lanzar este tipo de memoria a la venta.
Esta memoria es universal en el futuro y podrá reemplazar la RAM actual y la memoria flash. No hay datos sobre la estabilidad de la temperatura, en mi humilde opinión ~ -200 a +300 grados.
Amenaza Spintronics es muy prometedor en otras áreas.
Las células
MELRAM de esta memoria
magnetoeléctrica están dispuestas de la siguiente manera, la primera parte consiste en un sustrato piezoeléctrico, la segunda de un material magnetoelástico en capas.
La primera parte piezoeléctrica tiene la capacidad de deformarse si se les aplica voltaje y se genera voltaje si se deforman, la segunda parte es magnetoelástica y cambia enormemente su magnetización durante la deformación. En condiciones de funcionamiento, cuando se aplica un voltaje a la primera parte, el piezoeléctrico se deforma y actúa en la segunda parte, el material magnetoelástico cambia la magnetización a un estado perpendicular, registrando así. La lectura en esta celda se puede hacer en orden inverso. MIPT se está desarrollando conjuntamente con la IRE que lleva el nombre V. A. Kotelnikov RAS y el Laboratorio Internacional Asociado LIA LICS.
A continuación, consideraremos dos tipos de memoria completamente diferentes que no utilizan campos magnéticos.
Memoria de acceso aleatorio resistiva (
RRAM - memoria de acceso aleatorio resistiva), ReRAM. RRAM utiliza el efecto de la capacidad de los dieléctricos para convertirse en conductores bajo la influencia de un alto voltaje eléctrico, se dividen de acuerdo con el tipo de acción en el dieléctrico y el tamaño y la ubicación de las regiones de conducción creadas. Según el tipo de influencia, hay conmutación bipolar cuando se requiere aplicar una polaridad al dieléctrico para cambiarlo a alta resistencia y otra a baja, y conmutación unipolar cuando se utilizan diferentes niveles de voltaje para cambiar el estado del dieléctrico. Las regiones de conducción pueden estar en forma de filamentos separados, y no todos serán conductores, o en forma de zonas grandes que se convertirán en conductores, y los filamentos y zonas pueden ubicarse sobre toda la superficie del dieléctrico o solo cerca de los electrodos.
Las celdas de memoria se pueden conectar directamente o mediante selectores en forma de diodos o transistores. Al ensamblar celdas directamente, debido a la diferente conductividad de las celdas individuales, es muy difícil evaluar correctamente el estado de una celda en particular, en este sentido, un diodo está conectado a cada celda, esto minimiza la fuga de electrones, pero no completamente, y también puede encender cada celda a través de un transistor, esto aumentará la velocidad y la precisión leer una celda, pero complicará mucho la estructura; cuando se conecta solo a través de diodos, es posible crear estructuras 3D multidimensionales. Esta tecnología es bastante joven y está siendo desarrollada por casi todos los principales fabricantes de dispositivos de memoria.
PCM : memoria de cambio de fase (la misma memoria PCM, PCRAM, memoria unificada ovónica, RAM de calcogenuro y C-RAM) que funciona sobre la base de una transición de fase de una sustancia.
El medio de trabajo de las células de este tipo de memoria es el
calcogenuro ; sería más correcto llamar a esta sustancia más específicamente: telururo. No se sabe qué telururo usan exactamente los investigadores, el wiki habla sobre germanio y antimonio, solo podemos suponer que se usan otros metales de tierras raras, como el bismuto y el berilio. En diferentes estados de fase, esta sustancia conduce la corriente de manera diferente, siendo amorfa, su resistencia es alta, en el estado cristalino, la resistencia es baja y conduce fácilmente la corriente. En la actualidad, se han obtenido 4 estados estables de esta sustancia, desde cristalina a amorfa con dos estados de transición adicionales; debido a esto, la densidad de almacenamiento de información aumenta significativamente. Inicialmente, en 1969, se obtuvo una velocidad de cambio de 100 ns del material, y en 2006 alcanzaron 5 ns. En 2006, debido a la resistencia a la radiación, las primeras muestras comerciales comenzaron a usarse en el espacio. Muchos satélites tienen órbitas estables dentro de los cinturones de Van Allen, y la resistencia a la radiación es muy crítica para ellos.
Pero, las células PCM cambian espontáneamente del calentamiento: tienen miedo a las altas temperaturas y, a bajas temperaturas, deberían cambiar mucho más lentamente o incluso descomponerse. Lo que requiere la creación de su composición telurida específica para temperaturas específicas o condiciones de funcionamiento de la célula con temperatura estable.
Pero volviendo a Intel, Intel usa
PCM . Pero, ¿por qué exactamente esta tecnología? Desarrolló esta tecnología y recibió la primera patente,
Stanford Ovshinsky , generalmente desarrolló una gran cantidad de tecnologías modernas utilizadas por nosotros.
En la edición de septiembre de 1970 de Electronics, Gordon Moore, uno de los fundadores de Intel, publicó un artículo sobre PCM. Su interés personal ha impulsado el desarrollo de Intel en esta dirección. Desde entonces, los plazos para todas las patentes primarias en este campo han pasado, y ahora, después de casi 30 años, otras organizaciones comerciales han participado en un mayor desarrollo y mejora de esta tecnología.
Optane es un derivado de los captanes latinos (agarrar, agarrar). Condiciones de funcionamiento de temperatura del manual de usuario Intel Optane:
En funcionamiento: 0 a 70 C
No operativo: -10 a 85 C
Vale la pena calentar unos 30 grados por encima del máximo permitido y la información no se convertirá, parece ser comprensible, pero ¿por qué el umbral de almacenamiento más bajo es de -10 grados? Quizás la célula simplemente será destruida como un frasco de vidrio con agua en el frío.
PCM solo se puede utilizar en equipos fijos que estén constantemente calientes y con una refrigeración adecuada. En mi opinión, esta es una forma inaceptable de almacenar información para computadoras portátiles y otros equipos móviles. Nuestro invierno congelar una computadora portátil o un teléfono por debajo de -10 grados es fácil y simple.