我对
aisergeev 文章中有关其3D XPoint技术的英特尔感兴趣。 该文章指出,这是一种不怕电子泄漏的信息存储技术,通常称为非易失性存储器。 这样的技术进入我们的生活真是太好了。 当前,在固态非易失性存储设备中,usb闪存和ssd最为广泛。 但是,它们具有这种非常电子泄漏的形式的缺点,这反过来又限制了信息的存储时间。 显然,英特尔发布了一种根本不同的内存类型,因为其中的记录并不取决于电子泄漏。
我对Intel如何精确地创建内存非常感兴趣。 我在网上搜索并希望与您分享该技术的可能选择。
最早使用的无泄漏数字类型的存储器之一是磁域上已过时的存储器-
“磁芯上的存储器” 。
这项技术经历了许多分支和转型。 最经常提到的是
MELRAM也正在开发的
MRAM和
STTRAM ,但是这项技术是在一个狭窄的纯粹科学界内开发的(显然它尚未得到商业化)。
MRAM (磁阻随机存取存储器)直接随机存取磁阻存储器利用
隧道磁阻的量子力学效应,由一个具有两个铁磁体的单元组成,两个铁磁体之间被约1 nm厚的绝缘体隔开,一个晶体管读取该单元的状态(导电性),并对该单元进行各种类型的状态记录。 记录通过电磁感应完成。
由于由两个导体产生的电磁场非常大,并且在小单元尺寸的情况下,该技术会与相邻单元重叠,因此该技术对单元的尺寸要求很高。
STTRAM-具有扭矩的磁性随机存取存储器(
STTRAM-自旋转移扭矩随机存取存储器)是相同的(
STT-MRAM-自旋转移扭矩磁性随机存取存储器)。
该存储器的技术基于
自旋电子学 。 存储单元是半导体铁磁体,可从附着在其上的自旋极化电子改变其电导率。 铁磁体的顶层从自旋极化电流改变其极性,第二层是根据周围磁场改变其对电流的电阻的势垒,底层是永磁体。 当磁场的方向一致时,势垒的电阻会减小,反之,如果磁场方向不同,则势垒的电阻会增大。 也许这是半导体铁磁体的科学流行解释,也许恰恰相反,没有足够的信息。
通过测量对流动电流的电阻来执行读取状态的操作,通过施加自旋极化电流来执行写入操作。 功能样品的读取/写入速度为20 ns,并使用90 nm技术制成。 达到的最小读/写速度为2 ns。 记录电流小于200 nA。 在“ 0” 2 kOhm状态下的电池电阻,在“ 1” 4 kOhm状态下的电池电阻。 该技术允许多层构造。 理论读/写稳定性超过10至15度,实际上达到10至13度。
写入所需的电流比MRAM所需的电流低一个数量级以上。
Grandis于2002-2009年生产并注册了第一批专利和工作单元,该单元的工作与2004年的磁隧道技术相结合,与此相关,预计2024年之前不会广泛分布。 但是,由于三星公司连同专利一起被三星公司收购,三星公司可能是第一个发售这种类型的内存的公司。
该内存在将来是通用的,将能够替换当前的RAM和闪存。 没有关于温度稳定性的数据,恕我直言〜-200至+300度。
威胁Spintronics在其他领域非常有前途。
该
磁电存储器的
MELRAM单元的布置如下,第一部分由压电基板组成,第二部分由分层的磁弹性材料组成。
如果第一压电部件施加电压,则第一压电部件具有变形的能力,如果它们变形,则产生电压;第二压电部件是磁弹性的,并且在变形过程中其磁化强度会大大改变。 在工作状态下,当电压施加到第一部分时,压电体变形并作用在第二部分上,磁弹性材料将磁化强度更改为垂直状态,从而进行记录。 可以相反的顺序读取该单元格中的内容。 MIPT与以名字命名的IRE共同开发 V. A. Kotelnikov RAS和国际联合实验室LIA LICS。
接下来,我们将考虑两种完全不同类型的存储器,它们不以任何方式使用磁场。
电阻式随机存取存储器(
RRAM-电阻式随机存取存储器),ReRAM。 RRAM利用电介质在高电压的影响下成为导体的能力的影响,根据对电介质的作用类型以及所创建的导电区域的大小和位置对它们进行划分。 根据影响的类型,当需要将一种极性应用于电介质以将其切换为高电阻时,需要进行双极性切换;对于低电阻,则需要另一种极性;当使用不同的电压电平切换电介质的状态时,需要进行单极切换。 导电区域可以是单独的细丝形式,并且并非全部都是导体,也可以是变成导体的大区域形式,细丝和区域可以位于电介质的整个表面上或仅位于电极附近。
存储单元可以直接连接,也可以通过二极管或晶体管形式的选择器连接。 直接组装电池时,由于各个电池的导电性不同,很难正确评估特定电池的状态,在这方面,将二极管连接到每个电池,这样可以最大程度地减少电子泄漏,但不完全,您还可以通过晶体管打开每个电池,这样可以提高速度和精度读取一个单元格,但它将大大使结构复杂化;仅通过二极管连接时,就有可能创建多维3d结构。 这项技术还很年轻,几乎所有主要的存储设备制造商都在开发该技术。
PCM-基于物质的相变而工作的相变存储器(相同的PCM,PCRAM,Ovonic统一存储器,硫族化物RAM和C-RAM)存储器。
这种记忆细胞的工作介质是
硫属化物 ;更具体地称这种物质-碲化物会更正确。 特柳赖德研究人员确切使用的是未知的,维基百科上讲的是锗和锑,我们只能假设使用了其他稀土金属,例如铋和铍。 在不同的相态下,该物质以不同的方式传导电流,为非晶态时,其电阻较高;在结晶态下,该电阻较低,并且易于传导电流。 目前,已从该物质获得了4种稳定状态,从晶体到无定形,并具有两个附加的过渡态;因此,信息存储密度显着提高。 最初,在1969年,从该材料获得了100 ns的开关速度,在2006年,它们达到了5 ns。 2006年,由于具有抗辐射性,首批商业样品开始在太空中使用。 许多卫星在Van Allen地带内都有稳定的轨道,因此辐射抵抗力对他们至关重要。
但是,PCM电池自发地从加热切换-他们担心高温,而在低温下它们应该切换得慢得多甚至崩溃。 这需要针对特定温度创建特定的碲化物组成,或要求电池具有温度稳定的操作条件。
但是回到Intel,Intel使用
PCM 。 但是为什么要使用这项技术呢? 他开发了这项技术,并获得了第一个专利,
斯坦福·奥夫斯基 (
Stanford Ovshinsky) ,他总体上开发了我们使用的大量现代技术。
在1970年9月的《电子》杂志上,英特尔的创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)发表了有关PCM的文章。 他的个人兴趣促使英特尔朝着这个方向发展。 从那时起,该领域所有主要专利的截止日期都过去了,如今,将近30年之后,其他商业组织也参与了该技术的进一步开发和改进。
Optane是拉丁字母captans的衍生物(抓地,抓地)。 Intel Optane用户手册中的温度操作条件:
工作温度:0至70 C
非工作温度:-10至85 C
值得理解的是,值得在最高允许温度之上大约30度加热,并且信息将不会变得似乎可以理解,但是为什么较低的存储阈值为-10度? 也许细胞会像在寒冷中的玻璃水一样被破坏。
PCM仅可用于持续加热并经过适当冷却的固定设备中。 我认为,这是为笔记本电脑和其他移动设备存储信息的一种不可接受的方式。 我们的冬天将笔记本电脑或手机冻结在-10度以下很简单。