Μη-πτητική μνήμη

Οι καινοτομίες στην μη-πτητική μνήμη με χαμηλό λανθάνοντα χρόνο ενισχύονται από υλικά αιχμής και την έρευνα στις συσκευές

Δύο διαφορετικές τεχνολογίες χρησιμοποιούνται προς το παρόν ως μνήμη στην οποία αποκτά πρόσβαση ο επεξεργαστής (CPU): Η SRAM και η DRAM. Και οι δύο είναι πτητικές, υπό την έννοια ότι τα δεδομένα που αποθηκεύονται θα χαθούν, όταν υπάρξει διακοπή ισχύος ή όταν η ισχύς απενεργοποιηθεί. Μια νέα κατηγορία μνήμης (η «Storage Class Memory», SCM) ερευνάται και αναπτύσσεται, η οποία είναι μη-πτητική, δηλαδή, τα δεδομένα δεν εξαφανίζονται, όταν χαθεί η ισχύς.

Storage Class Memory

Ο λανθάνων χρόνος του κελιού μνήμης είναι μια μονάδα μέτρησης του χρόνου που απαιτείται, ώστε τα δεδομένα που ζητούνται από τον CPU να επιστραφούν στον CPU. Ο λανθάνων χρόνος ποικίλλει ανάλογα με την εφαρμογή ή την περίπτωση χρήσης, καθώς και ανάλογα με την αρχιτεκτονική του επεξεργαστή και της μνήμης. Γενικά, η μνήμη DRAM έχει λανθάνοντα χρόνο σε ένα εύρος 15 έως 100 νανοδευτερολέπτων, ενώ η μνήμη NAND έχει λανθάνοντες χρόνους των 80 έως 120 μικροδευτερολέπτων. Το κενό μεταξύ των λανθανόντων χρόνων είναι ο στόχος της «Storage Class Memory» (SCM).

Ορισμένες διατάξεις μνήμης SCM ή μη-πτητικής μνήμης με χαμηλό λανθάνοντα χρόνο μπορούν ανταγωνιστούν τη μνήμη DRAM: ο ένας τύπος είναι η μνήμη MRAM (μαγνητική μνήμη τυχαίας προσπέλασης). Άλλες τεχνολογίες έχουν λανθάνοντα χρόνο μεταξύ μνήμης DRAM και μονάδας SSD, όπως η μνήμη PCM (μνήμη αλλαγής φάσης) ή η μνήμη ReRAM (μνήμη δισταθμική αντίστασης). Άλλες τεχνολογίες και διατάξεις κελιών μνήμης περιγράφονται στη βιβλιογραφία με την έρευνα νέων και πρωτότυπων κελιών από διάφορα πανεπιστήμια και εργαστήρια σε όλο τον πλανήτη.

Οι προσπάθειες της Western Digital στη μη-πτητική μνήμη

Η ομάδα NVM εντός της ερευνητικής ομάδας της Western Digital έχει την αποστολή της αξιολόγησης όλων των υποψήφιων διατάξεων κελιών μνήμης NVM.  

Ένα κελί μνήμης πρέπει όχι μόνο να συγκρατεί δεδομένα, αλλά και να διατηρεί τα δεδομένα για έναν εμπορικά αποδεκτό χρόνο. Η ταχύτητα του κελιού πρέπει να εμπίπτει στο εύρος του λανθάνοντος χρόνου της μνήμης SCM και η διάρκεια ζωής του κελιού πρέπει να πληροί τις απαιτήσεις της μνήμης SCM. Το κελί πρέπει να κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τον τρέχοντα εξοπλισμό μορφοποίησης σιλικόνης, ενώ η τεχνολογία πρέπει να είναι προσαρμόσιμη σε όλο και μικρότερους κόμβους, εάν πρόκειται να είναι ανταγωνιστική στην αγορά αποθήκευσης δεδομένων.  

Για την εκπλήρωση αυτής της αποστολής, η ομάδα NVM πρέπει να ερευνήσει τα υπάρχοντα και τα νέα υλικά, να κατασκευάσει κελιά μνήμης και, συνακόλουθα, να υποβάλει αυτά τα κελιά σε δοκιμές και να τα χαρακτηρίσει με βάση τη στοχευμένη προδιαγραφή για ένα NVM κελί μνήμης SCM.  

Οι πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες κελιών μνήμης πρέπει να βελτιστοποιηθούν. Κανένα κελί δεν θα πληροί την πλήρη προδιαγραφή με την πρώτη δοκιμή και τα πολλά υποσχόμενα κελιά θα πρέπει να βελτιστοποιηθούν (υλικά, διαδικασίες κατασκευής κ.λπ.). Επιπλέον, η αλλαγή των ιδιοτήτων του κελιού σε σχέση με το μέγεθος πρέπει να διερευνηθεί για να καθοριστεί εάν η τεχνολογία είναι προσαρμόσιμη.  

Όταν ανακαλυφθεί το κατάλληλο κελί μνήμης, η ερευνητική ομάδα NVM συνεργάζεται με άλλες ομάδες εντός της Western Digital, προκειμένου να ερευνήσει τις απαιτήσεις για τη χρήση της τεχνολογίας για τη δημιουργία ενός προϊόντος. Αυτό απαιτεί προσπάθειες που κυμαίνονται μεταξύ της ενσωμάτωσης σε ένα λειτουργικό σύστημα μέχρι την κατασκευή μιας μονάδας παραγωγής για τη νέα τεχνολογία.

Εργαστήριο Νανοκλίμακας της Western Digital

Για την επίτευξη αυτών των στόχων, ο ερευνητικός οργανισμός έχει κατασκευάσει ένα εργαστήριο νανοκλίμακας, το οποίο είναι μοναδικό στη βιομηχανία της αποθήκευσης και της μνήμης.

Το εργαστήριο διαθέτει μια γκάμα εργαλείων εναπόθεσης λεπτού υμένιου, εργαλείων μορφοποίησης, εξοπλισμού χαρακτηρισμού και δυνατοτήτων τυποποίησης για την κατασκευή, τη μελέτη και την ανάπτυξη πρωτότυπων υλικών για διατάξεις νανοκλίμακας.

Στη συνέχεια, αυτά τα υλικά υφίστανται επεξεργασία και επικάλυψη με άλλα υλικά παραγωγής διατάξεων νανοκλίμακας και δοκιμαστικών κυκλωμάτων, όλα στο ίδιο εργαστήριο. Η δοκιμή με μια άλλη γκάμα εργαλείων ηλεκτρικού χαρακτηρισμού ολοκληρώνει τον κύκλο της ανάπτυξης του υλικού, του σχεδιασμού των διατάξεων, της κατασκευής και των ελέγχων.

Μάθετε περισσότερα
Επικοινωνήστε μαζί μας

Ελάτε μαζί μας στο ταξίδι μας προς την τεχνολογική καινοτομία

Δείτε τις ανοικτές τεχνικές τοποθετήσεις μας
Σύγκριση