Następca technologii NAND Flash coraz bliżej

Firmy Intel i Numonyx ogłosiły osiągnięcie kolejnego milowego krok w kierunku rozwoju pamięci PCM. Pamięci, która może stać się poważnym konkurentem dla technologii NAND Flash.

Po raz pierwszy w historii inżynierowie obu firm zaprezentowali kość pamięci o pojemności 64Mb, która posiada kilka warstw układów PCM w jednym kawałku krzemu. Odkrycie możliwości pionowej zabudowy komórek pamięci pozwoli na budowę układów o znacznie większej gęstości zapisu niż tradycyjne pamięci NAND flash. To powinno przełożyć się na niską cenę nowego rozwiązania.

Przez ostatnie 30 lat wielu badaczy bardzo entuzjastycznie podchodziło do rozwoju projektu pamięci PCM. Powodów było co najmniej kilka. Pierwszym jest natura struktur, z których składa się pamięć PCM. Struktury te można łatwo przełączać pomiędzy stanem amorficznym i krystalicznym. Pozwala to inżynierom na zmianę ich termoelektrycznych właściwości, dzięki czemu możliwe jest zapisanie w komórce "0" lub "1".

Mówiąc „po polsku”, układy PCM zbudowane są ze szkła chalkogenidowego, które pod wpływem dostarczania lub odbierania ciepła zmienia swój stan skupienia. Stan krystaliczny charakteryzuje się niskim oporem elektrycznym i reprezentuje stan „1”. Z kolei stan amorficzny ma wysoką rezystancję elektryczną i dzięki niemu uzyskuje się stan „0”.

Inżynierom Intela i Numonyx udało się stworzyć układ PCM o pionowej zabudowie komórek pamięci, który nazwano PCMS (phase change memory and switch). Jest to połączenie pamięci PCM i OTS (Ovonic Threshold Switch), której działanie również opiera się na przełączaniu pomiędzy stanami amorficznym i krystalicznym.

Możliwość tworzenia wielopoziomowych układów PCMS pozwala na dużo większą gęstość zapisu niż w pamięciach PCM przy zachowaniu tej samej wydajności. Osiągnięcie tak dużej gęstości zapisu i wydajności przy wykorzystaniu obecnych technologii jest praktycznie niemożliwe.

Praktycznie wszystkie prototypy pamięci PCM wykonane są z chalkogenidowego stopu kilku elementów zwanych GST o wcześniej wspomnianych właściwościach zależnych od dostarczonego lub odebranego ciepła. Czas przełączania się pomiędzy stanem krystalicznym i amorficznym jest całkowicie zależny od szybkości i wielkości zmian temperatury. Badacze wspominają, że w typowych warunkach będzie to około 100 ns.

Zestawienie właściwości poszczególnych technologii pamięci masowych

Intel i Numonyx przewidują świetlaną przyszłość dla swojego rozwiązania dlatego, że układy PCM potrzebować będą znacznie niższych napięć niż pamięć NAND flash. Pamięć flash używa ładunków elektrycznych do przechowywania i odczytywania danych, podczas gdy pamięć PCM do tego celu wykorzystuje ciepło. Mimo wielu zalet, pamięć PCM ma też jedną poważną wadę. Aby jej produkcja stała się możliwa na masową skalę, wytwórcy będą musieli ponieść znaczne koszty budowy lub modernizacji swoich fabryk.

W dobie ekonomicznego kryzysu, gdy branża IT jeszcze nie pozbierała się po recesji, inwestycje liczone w miliardach dolarów nie wchodzą w grę. Tym bardziej, że większość firm w tym momencie nie myśli o inwestycjach, ale o tym,  jak przetrwać trudne czasy. Zresztą Intel i Numonyx wyraźnie zaznaczają, że został osiągnięty kolejny krok milowy w rozwoju pamięci PCM, a nie gotowość do masowej produkcji.

- Rezultaty badań są bardzo obiecujące - mówi Greg Atwood, główny technolog Numonyx.

- Wyniki badań pokazują potencjał jeśli chodzi o gęstość zapisu, łączenia pamięci w większe układy oraz zastosowania podobne jak w przypadku pamięci NAND. Zapotrzebowanie na pamięć będzie ciągle rosło i jest to szczególnie istotne w przypadku, gdy technologia flash napotka fizyczne ograniczenia dalszego rozwoju i opłacalności produkcji. - dodał Atwood.

Intel i Numonyx oficjalnie zaprezentują swoje osiągnięcia w dziedzinie pamięci PCM na konferencji IDEM 2009 (International Electron Devices Meeting) 9 grudnia tego roku. Już teraz wiadomo, że użycie tego typu pamięci pozwoliłoby na dalszy rozwój np. co raz popularniejszych pamięci SSD, w których pokłada się wielkie nadzieje.

Nie od dziś wiadomo jednak, że dyski SSD nie mogą być w nieskończoność budowane w oparciu o układy NAND Flash. Proces technologiczny (32nm) w jakim wytwarzane są obecnie tego typu pamięci powoli sięga granicy, której zapewne nie da się przekroczyć - tj. 20 nm.

Źródło: Fudzilla.com