Компанія iBM зробила прорив в області пам'яті, заснованої на фазових переходах

Вчені з підрозділу IBM Research вперше продемонстрували 3-бітові осередки пам'яті, заснованої на фазових переходах, або скорочено PCM.

В даний час доступні різноманітні види комп'ютерної пам'яті, починаючи від перевіреної часом DRAM і жорстких дисків до всюдисущої flash. Однак в останні кілька років виробники електронного устаткування стали звертати все більшу увагу на пам'ять PCM. У цій універсальної технології насправді є великий потенціал. Перевага її полягає в підвищеній швидкості операцій читання/запису, енергонезалежності і щільності запису бітів на одиницю площі носія. Наприклад, на відміну від DRAM, PCM не втрачає дані, коли відключається електрика. А якщо порівнювати цю технологію з flash-пам'яттю, то вона витримує, щонайменше, 10 мільйонів циклів запису, в той час як середній USB флеш-накопичувач - тільки 3000 циклів запису.

Досконалий вченими технологічний прорив забезпечить швидке і легке зберігання даних, причому PCM-пам'ять може знайти своє застосування всюди - від мобільних пристроїв до великих серверів, що забезпечують функціонування так званого "Інтернету речей".

Застосування пам'яті PCM

За концепцією дослідників пам'ять PCM-типу буде використовуватися як сама по собі, так і в поєднанні з flash-пам'яттю. Перевага PCM полягає в надзвичайно швидкому кешуванні. Якщо взяти, наприклад, смартфони або планшети, операційна система цих пристроїв може зберігатися в PCM-пам'яті, що дозволить їм запускатися буквально в лічені секунди. Зберігання баз даних великих підприємств і установ можна теж довірити PCM, завдяки чому буде забезпечена надійна і оперативна робота онлайн-додатків, за допомогою яких здійснюються такі критично важливі операції як, наприклад, фінансові транзакції.

Алгоритми машинного навчання, які також задіють великі масиви даних, зможуть теж працювати набагато швидше. Значно скоротиться час затримок при зчитуванні інформації, яке здійснюється на багатьох етапах машинного навчання.

Як працює пам'ять PCM

Модулі PCM-пам'яті виготовляються з матеріалів, які здатні стабільно підтримувати два фізичних стану - аморфне (коли немає чітко визначеної структури елементів) і кристалічна (коли строго певна структура елементів є). Це і є фази, і вони мають властивості низькою (в аморфному стані) і високою (в кристалічному стані) електропровідності.

Для того щоб PCM-осередок пам'яті зберегла "0" або "1", тобто біти інформації, на матеріал подається електричний струм високої або середньої сили. Можна запрограмувати так, щоб нулі записувалися в аморфній фазі матеріалу, а одиниці в кристалічній, або навпаки. Для зчитування записаних бітів використовується струм малої напруги. До речі, за таким принципом зберігається відео на перезаписувані диски Blue-ray.

Раніше вчені з IBM і інших компаній демонстрували здатність PCM-матеріалів зберігати 1 біт даних на одну клітинку. Але на цей раз дослідники, які зібралися в Парижі на Міжнародному симпозіумі IEEE International Memory Workshop, стали свідками нових можливостей модулів фазової пам'яті, що складаються з 64 тисяч осередків. Тепер вона здатна зберігати по 3 біти на клітинку в умовах підвищених температур і після одного мільйона циклів запису-перезапису.

"Пам'ять, заснована на фазових переходах, є першою універсальною пам'яттю, що поєднує в собі властивості і DRAM, і flash. Вона здатна задовольнити високі вимоги і запити, які пред'являються сьогодні електронної промисловістю", - говорить доктор Харіс Позідіс, автор дослідження і керівник одного з відділів науково-дослідного підрозділу IBM Reserarch в Цюріху. - "Ми змогли домогтися збереження 3 бітів даних на одну клітинку, і це важлива віха в нашій роботі, тому що при такій щільності вартість PCM-пам'яті буде значно менше, ніж у DRAM, і майже такий же, як у flash".

Для того щоб досягти такого високого результату, вчені IBM розробили ще дві супутні інноваційні технології: набір метричних сигналів, що дозволяють стежити за опором осередки, а також схеми для точного визначення рівня записи осередків.

Для PCM-пам'яті використовується легований халькогенідними напівпровідниковий сплав. Поки за допомогою 90нм КМОП-технології створений лише прототип чіпа PCM.

Відкрити рахунок для торгівлі акціями високотехнологічних компаній