Tentang Intel Optane dan opsi penyimpanan lainnya

Saya tertarik pada artikel aisergeev tentang Intel dengan teknologi 3D XPoint mereka. Artikel tersebut menyatakan bahwa ini adalah teknologi penyimpanan informasi yang tidak takut akan kebocoran elektron, yang umumnya disebut memori non-volatile. Sangat bagus bahwa teknologi seperti itu masuk ke dalam kehidupan kita. Saat ini, di antara perangkat penyimpanan solid state non-volatile, usb flash dan ssd adalah yang paling luas. Tetapi, mereka memiliki kerugian dalam bentuk kebocoran elektron yang sangat ini, yang pada gilirannya memaksakan pembatasan pada periode penyimpanan informasi. Jelas, Intel merilis tipe memori yang berbeda secara fundamental, karena catatan di dalamnya tidak bergantung pada kebocoran elektron.

Saya sangat tertarik dengan bagaimana tepatnya Intel menciptakan memori mereka. Saya mencari di internet dan ingin berbagi dengan Anda opsi yang memungkinkan untuk teknologi ini.

Salah satu jenis memori digital yang digunakan pertama kali tanpa kebocoran adalah memori yang sekarang sudah usang pada domain magnetik - "Memori pada inti magnetik" .


Teknologi ini mengalami banyak cabang dan transformasi. Yang paling sering disebutkan adalah MRAM dan STTRAM , yang juga sedang dikembangkan oleh MELRAM, tetapi teknologi ini sedang dikembangkan dalam lingkaran yang lebih sempit, murni ilmiah (tampaknya belum menerima komersialisasi).

MRAM (magnetoresistive random-access memory) direct-random access magnetoresistive memory menggunakan efek mekanika kuantum dari tunnel magnetoresistance , terdiri dari sebuah sel dengan dua ferromagnet yang dipisahkan oleh isolator setebal 1 nm, sebuah transistor yang membaca keadaan (konduktivitas) sel ini dan berbagai jenis perekaman keadaan sel ini. Perekaman dilakukan dengan induksi elektromagnetik.

Teknologi ini sangat menuntut ukuran sel, karena medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh dua konduktor cukup besar dan, dengan ukuran sel kecil, akan tumpang tindih dengan sel tetangga.

STTRAM - memori akses acak magnetik dengan torsi ( STTRAM - memori transfer-torsi-torsi-transfer-sama) adalah sama ( STT-MRAM - memori akses magnetik-torsi-putar-transfer torsi).

Teknologi memori ini didasarkan pada spin elektronik . Sel-sel memori adalah feromagnet semikonduktor yang mengubah konduktivitasnya dari elektron terpolarisasi-spin yang melekat padanya. Lapisan atas adalah feromagnet yang mengubah polaritasnya dari arus terpolarisasi spin, lapisan kedua adalah penghalang yang mengubah resistansi terhadap arus listrik tergantung pada medan magnet di sekitarnya, lapisan bawah adalah magnet permanen. Ketika directivity dari medan magnet bertepatan, resistansi penghalang menurun, dan sebaliknya meningkat jika arah medan berbeda. Mungkin ini adalah penjelasan yang populer secara ilmiah dari feromagnet semikonduktor, mungkin sebaliknya, tidak ada informasi yang cukup.

Membaca keadaan dilakukan dengan mengukur hambatan terhadap arus yang mengalir, penulisan dilakukan dengan menerapkan arus terpolarisasi spin. Sampel yang berfungsi memiliki kecepatan baca / tulis 20 ns dan dibuat menggunakan teknologi 90 nm. Kecepatan baca / tulis terkecil yang dicapai adalah 2 ns. Merekam saat ini kurang dari 200 nA. Resistansi sel di negara "0" 2 kOhm, di negara "1" 4 kOhm. Teknologi ini memungkinkan konstruksi berlapis-lapis. Stabilitas baca / tulis teoretis lebih dari 10 hingga derajat ke-15, praktis mencapai tingkat 10 hingga ke-13.
Arus yang dibutuhkan untuk menulis lebih dari urutan besarnya lebih rendah dari yang dibutuhkan dalam MRAM.

Paten pertama dan sel kerja diproduksi dan didaftarkan oleh Grandis pada 2002-2009, karya sel ditambah dengan tunneling magnetik pada 2004, oleh karena itu, distribusi luas tidak diharapkan sebelum 2024. Tetapi karena perusahaan diakuisisi oleh Samsung bersama dengan paten, Samsung mungkin menjadi yang pertama untuk meluncurkan memori jenis ini yang dijual.

Memori ini bersifat universal di masa depan dan akan dapat menggantikan RAM dan flash saat ini. Tidak ada data tentang stabilitas suhu, IMHO ~ -200 hingga +300 derajat.
Ancaman Spintronics sangat menjanjikan di bidang lain.

Sel-sel MELRAM dari memori magnetoelektrik ini diatur sebagai berikut, bagian pertama terdiri dari substrat piezoelektrik, yang kedua dari bahan magnetoelastik berlapis.

Bagian piezoelektrik pertama memiliki kemampuan untuk berubah bentuk jika tegangan diberikan kepada mereka dan tegangan dihasilkan jika mereka dideformasi, bagian kedua adalah magnetoelastik dan sangat mengubah magnetisasi selama deformasi. Dalam kondisi kerja, ketika tegangan diterapkan ke bagian pertama, piezoelektrik berubah bentuk dan bekerja pada bagian kedua, bahan magnetoelastik mengubah magnetisasi ke keadaan tegak lurus, dengan demikian merekam. Membaca di sel ini bisa dilakukan dalam urutan terbalik. MIPT sedang dikembangkan bersama dengan IRE yang dinamai V. A. Kotelnikov RAS dan Laboratorium Terkait Internasional LIA LICS.

Selanjutnya, kami akan mempertimbangkan dua jenis memori yang sama sekali berbeda yang tidak menggunakan medan magnet dengan cara apa pun.

Memori akses acak resistif ( RRAM - memori akses acak resistif), ReRAM. RRAM menggunakan efek dari kemampuan dielektrik untuk menjadi konduktor di bawah pengaruh tegangan listrik yang tinggi, mereka dibagi sesuai dengan jenis tindakan pada dielektrik dan ukuran dan lokasi daerah konduksi yang dibuat. Menurut jenis tindakan, ada switching bipolar ketika satu polaritas diperlukan untuk diterapkan pada dielektrik untuk mengalihkannya ke resistansi tinggi dan yang lain untuk switching rendah, dan switching unipolar ketika level tegangan yang berbeda digunakan untuk mengubah keadaan dielektrik. Daerah konduksi dapat berupa filamen terpisah, dan tidak semuanya menjadi konduktor, atau dalam bentuk zona besar menjadi konduktor, dan filamen dan zona dapat ditempatkan baik di atas seluruh permukaan dielektrik atau hanya di dekat elektroda.

Sel-sel memori dapat dihubungkan secara langsung atau melalui penyeleksi dalam bentuk dioda atau transistor. Ketika merakit sel secara langsung, karena konduktivitas yang berbeda dari sel-sel individual, sangat sulit untuk dengan benar menilai keadaan sel tertentu, dalam hal ini, dioda terhubung ke setiap sel, ini meminimalkan kebocoran elektron, tetapi tidak sepenuhnya, dan Anda juga dapat menghidupkan setiap sel melalui transistor, ini akan meningkatkan kecepatan dan akurasi membaca sel, tetapi itu akan sangat menyulitkan struktur, ketika terhubung hanya melalui dioda, Anda dapat membuat struktur 3d multidimensi. Teknologi ini cukup muda dan sedang dikembangkan oleh hampir semua produsen perangkat memori utama.

PCM - memori perubahan fasa (PCM, PCRAM, Ovonic Unified Memory, RAM Chalcogenide dan C-RAM) yang sama bekerja berdasarkan transisi fase suatu zat.

Media kerja sel-sel dari jenis memori ini adalah chalcogenide , akan lebih tepat untuk menyebut zat ini secara lebih spesifik - telluride. Telluride apa sebenarnya yang digunakan para peneliti tidak diketahui, wiki berbicara tentang germanium dan antimony, kita hanya dapat berasumsi bahwa logam tanah jarang lainnya, seperti bismut dan berilium, digunakan. Dalam keadaan fase yang berbeda, zat ini melakukan arus berbeda, karena amorf resistannya tinggi, dalam keadaan kristal, resistansi rendah dan mudah menghantarkan arus. Saat ini, 4 keadaan stabil telah diperoleh dari bahan ini, dari kristal ke amorf dengan dua keadaan transisi tambahan, karena ini, kepadatan penyimpanan informasi meningkat secara signifikan. Awalnya, pada tahun 1969, kecepatan switching 100 ns diperoleh dari material, dan pada 2006 mereka mencapai 5 ns. Pada tahun 2006, karena tahan radiasi, sampel komersial pertama mulai digunakan di luar angkasa. Banyak satelit memiliki orbit stabil di dalam sabuk Van Allen, dan ketahanan radiasi sangat penting bagi mereka.

Tetapi, sel-sel PCM secara spontan beralih dari pemanasan - mereka takut pada suhu tinggi, dan pada suhu rendah sel-sel itu akan beralih lebih lambat atau bahkan rusak. Yang membutuhkan penciptaan komposisi telurium spesifik untuk suhu tertentu, atau kondisi operasi sel yang stabil pada suhu.

Namun kembali ke Intel, Intel menggunakan PCM . Tapi mengapa tepatnya teknologi ini? Dia mengembangkan teknologi ini dan menerima paten pertama, Stanford Ovshinsky , ia umumnya mengembangkan sejumlah besar teknologi modern yang digunakan oleh kami.

Dalam edisi elektronik September 1970, Gordon Moore - salah satu pendiri Intel - menerbitkan sebuah artikel tentang PCM. Minat pribadinya telah mendorong pengembangan Intel ke arah ini. Sejak itu, tenggat waktu untuk semua paten utama di bidang ini telah berlalu, dan sekarang, setelah hampir 30 tahun, organisasi komersial lainnya telah mengambil bagian dalam pengembangan lebih lanjut dan peningkatan teknologi ini.

Optane adalah turunan dari captans Latin (menggenggam, menggenggam). Kondisi pengoperasian suhu dari manual pengguna Intel Optane:

Operasi: 0 hingga 70 C
Non-Pengoperasian: -10 hingga 85 C

Perlu memanaskan sekitar 30 derajat di atas batas maksimum yang diizinkan dan informasi tidak akan menjadi, tampaknya bisa dimengerti, tetapi mengapa ambang penyimpanan yang lebih rendah -10 derajat? Mungkin sel itu akan hancur seperti gelas berisi air dalam dingin.

PCM hanya dapat digunakan pada peralatan stasioner yang terus-menerus hangat dan dengan pendinginan yang tepat. Menurut pendapat saya, ini adalah cara yang tidak dapat diterima untuk menyimpan informasi untuk laptop dan peralatan seluler lainnya. Musim dingin kami membekukan laptop atau telepon di bawah -10 derajat mudah dan sederhana.