J'ai été intéressé par
un article aisergeev sur Intel avec leur technologie 3D XPoint. L'article indique qu'il s'agit d'une technologie de stockage d'informations qui n'a pas peur des fuites d'électrons, ce qui est généralement appelé mémoire non volatile. C'est formidable que de telles technologies entrent dans nos vies. Actuellement, parmi les périphériques de stockage non volatils à semi-conducteurs, le flash USB et le SSD sont les plus répandus. Mais, ils ont des inconvénients sous la forme de cette fuite d'électrons, qui à son tour impose des restrictions sur la période de stockage des informations. De toute évidence, Intel a publié un type de mémoire fondamentalement différent, car le record qu'il contient ne dépend pas des fuites d'électrons.
J'étais très intéressé par la façon dont Intel a créé sa mémoire. J'ai cherché sur le net et je veux partager avec vous les options possibles pour cette technologie.
L'un des premiers types de mémoire numérique utilisés sans fuite est la mémoire désormais obsolète sur les domaines magnétiques -
«Mémoire sur noyaux magnétiques» .
Cette technologie subit de nombreuses branches et transformations. Les plus fréquemment mentionnés sont
MRAM et
STTRAM , qui sont également développés par
MELRAM, mais cette technologie est développée dans un cercle plus restreint et purement scientifique (apparemment, elle n'a pas encore été commercialisée).
La mémoire magnétorésistive à accès direct
MRAM (magnétorésistive à accès aléatoire) utilise l'effet mécanique quantique de la
magnétorésistance tunnel , se compose d'une cellule avec deux ferromagnétiques séparés par un isolant d'environ 1 nm d'épaisseur, un transistor qui lit l'état (conductivité) de cette cellule et différents types d'enregistrement d'état de cette cellule. L'enregistrement se fait par induction électromagnétique.
Cette technologie est très exigeante sur la taille de la cellule, car le champ électromagnétique produit par deux conducteurs est assez important et, avec de petites tailles de cellule, chevauchera les cellules voisines.
STTRAM - mémoire magnétique à accès aléatoire avec un couple (
STTRAM - spin-transfer-couple random-access-memory) est la même (
STT-MRAM - mémoire à accès aléatoire magnétique à couple spin-transfer).
La technologie de cette mémoire est basée sur l'
électronique de spin . Les cellules de mémoire sont des ferromagnétiques semi-conducteurs qui changent leur conductivité par rapport aux électrons polarisés en spin qui leur sont attachés. La couche supérieure d'un ferromagnet change sa polarité à partir d'un courant polarisé en spin, la deuxième couche est une barrière qui modifie sa résistance au courant électrique en fonction du champ magnétique environnant, la couche inférieure est un aimant permanent. Lorsque la directivité des champs magnétiques coïncide, la résistance de la barrière diminue et vice versa augmente si les directions des champs diffèrent. C'est peut-être une explication scientifiquement populaire d'un ferromagnétique semi-conducteur, peut-être au contraire, il n'y a pas assez d'informations.
La lecture de l'état s'effectue en mesurant la résistance au courant qui coule, l'écriture se fait en appliquant un courant polarisé en spin. Les échantillons fonctionnels ont une vitesse de lecture / écriture de 20 ns et sont fabriqués en utilisant la technologie 90 nm. La plus petite vitesse de lecture / écriture atteinte est de 2 ns. Courant d'enregistrement inférieur à 200 nA. La résistance de la cellule à l'état "0" 2 kOhm, à l'état "1" 4 kOhm. La technologie permet une construction multicouche. Stabilité théorique en lecture / écriture de plus de 10 au 15e degré, pratiquement atteinte de 10 au 13e degré.
Le courant requis pour l'écriture est plus d'un ordre de grandeur inférieur à celui requis dans la MRAM.
Les premiers brevets et cellule de travail ont été produits et déposés par Grandis en 2002-2009, le travail de la cellule couplé à un tunnel magnétique en 2004, donc une large diffusion n'est pas attendue avant 2024. Mais depuis que l'entreprise a été acquise par Samsung avec des brevets, Samsung pourrait être le premier à lancer ce type de mémoire en vente.
Cette mémoire est universelle à l'avenir et pourra remplacer la RAM et le flash actuels. Il n'y a pas de données sur la stabilité de la température, IMHO ~ -200 à +300 degrés.
Threat Spintronics est très prometteur dans d'autres domaines.
Les cellules
MELRAM de cette mémoire
magnétoélectrique sont disposées comme suit, la première partie est constituée d'un substrat piézoélectrique, la seconde d'un matériau magnétoélastique en couches.
La première partie piézoélectrique a la capacité de se déformer si une tension leur est appliquée et une tension est générée si elles sont déformées, la seconde partie est magnéto-élastique et change considérablement son aimantation pendant la déformation. En état de fonctionnement, lorsqu'une tension est appliquée à la première partie, le piézoélectrique est déformé et agit sur la seconde partie, le matériau magnéto-élastique change la magnétisation à un état perpendiculaire, enregistrant ainsi. La lecture dans cette cellule peut se faire dans l'ordre inverse. Le MIPT est développé conjointement avec l'IRE du nom de V. A. Kotelnikov RAS et le Laboratoire international associé LIA LICS.
Ensuite, nous considérerons deux types de mémoire complètement différents qui n'utilisent aucun champ magnétique.
Mémoire résistive à accès aléatoire (
RRAM - résistive random access memory), ReRAM. La RRAM utilise l'effet de la capacité des diélectriques à devenir des conducteurs sous l'influence d'une tension électrique élevée, ils sont divisés selon le type d'action sur le diélectrique et la taille et l'emplacement des régions de conduction créées. Selon le type d'influence, il y a une commutation bipolaire lorsqu'une polarité doit être appliquée au diélectrique pour le passer à une résistance élevée et une autre pour une faible, et une commutation unipolaire lorsque différents niveaux de tension sont utilisés pour commuter l'état du diélectrique. Les régions de conduction peuvent être soit sous forme de filaments séparés, et tous ne seront pas conducteurs, soit sous forme de grandes zones devenant conductrices, et les filaments et zones peuvent être situés soit sur toute la surface du diélectrique, soit seulement à proximité des électrodes.
Les cellules mémoire peuvent être connectées directement ou via des sélecteurs sous forme de diodes ou de transistors. Lors de l'assemblage direct de cellules, en raison de la conductivité différente des cellules individuelles, il est très difficile d'évaluer correctement l'état d'une cellule particulière, à cet égard, une diode est connectée à chaque cellule, cela minimise les fuites d'électrons, mais pas complètement, et vous pouvez également allumer chaque cellule via un transistor, cela augmentera la vitesse et la précision lire une cellule, mais cela compliquera grandement la structure; lorsqu'il est connecté uniquement via des diodes, il est possible de créer des structures 3D multidimensionnelles. Cette technologie est assez récente et est développée par presque tous les principaux fabricants de dispositifs de mémoire.
PCM - mémoire à changement de phase (les mêmes PCM, PCRAM, mémoire unifiée ovonique, chalcogénure RAM et C-RAM) mémoire fonctionnant sur la base d'une transition de phase d'une substance.
Le milieu de travail des cellules de ce type de mémoire est le
chalcogénure ; il serait plus correct d'appeler cette substance plus spécifiquement - le tellurure. Dire ce que les chercheurs utilisent exactement n'est pas connu, le wiki parle de germanium et d'antimoine, nous ne pouvons que supposer que d'autres métaux des terres rares, tels que le bismuth et le béryllium, sont utilisés. Dans différents états de phase, cette substance conduit le courant différemment, étant amorphe, sa résistance est élevée, à l'état cristallin, la résistance est faible et elle conduit facilement le courant. À l'heure actuelle, 4 états stables ont été obtenus à partir de cette substance, de cristallin à amorphe avec deux états de transition supplémentaires; de ce fait, la densité de stockage des informations augmente considérablement. Initialement, en 1969, une vitesse de commutation de 100 ns a été obtenue à partir du matériau, et en 2006, ils ont atteint 5 ns. En 2006, en raison de la résistance aux radiations, les premiers échantillons commerciaux ont commencé à être utilisés dans l'espace. De nombreux satellites ont des orbites stables à l'intérieur des ceintures de Van Allen, et la résistance aux radiations est très critique pour eux.
Mais, les cellules PCM passent spontanément du chauffage - elles ont peur des températures élevées et, à basses températures, elles devraient basculer beaucoup plus lentement ou même se décomposer. Ce qui nécessite la création de sa composition de tellurure spécifique pour des températures spécifiques, ou des conditions de fonctionnement stables à la température de la cellule.
Mais revenons à Intel, Intel utilise
PCM . Mais pourquoi exactement cette technologie? Il a développé cette technologie et a reçu le premier brevet,
Stanford Ovshinsky , il a généralement développé un grand nombre de technologies modernes utilisées par nous.
Dans le numéro d'Electronique de septembre 1970, Gordon Moore - l'un des fondateurs d'Intel - a publié un article sur PCM. Son intérêt personnel a incité Intel à se développer dans cette direction. Depuis lors, les délais pour tous les brevets principaux dans ce domaine sont passés et maintenant, après près de 30 ans, d'autres organisations commerciales ont participé au développement et à l'amélioration de cette technologie.
Optane est un dérivé des captans latins (saisir, saisir). Conditions de fonctionnement en température du manuel d'utilisation Intel Optane:
En fonctionnement: 0 à 70 C
Hors fonctionnement: -10 à 85 C
Cela vaut la peine de chauffer à environ 30 degrés au-dessus du maximum autorisé et les informations ne deviendront pas, semble-t-il compréhensible, mais pourquoi le seuil de stockage inférieur de -10 degrés? Peut-être que la cellule sera simplement détruite comme un bocal en verre d'eau dans le froid.
Le PCM ne peut être utilisé que dans des équipements fixes constamment chauds et bien refroidis. À mon avis, c'est une façon inacceptable de stocker des informations pour les ordinateurs portables et autres équipements mobiles. Notre hiver gelant un ordinateur portable ou un téléphone en dessous de -10 degrés est facile et simple.