Vedci z IBM predstavili novú Phase-change pamäť

100x rýchlejšia a 3000x odolnejšia ako Flash. Čo je najlepšie - aj lacná.

Krátko po oslavách storočnice sa výskumníci zo spoločnosti IBM pochválili so svojim novým prielomom v oblasti počítačových pamätí. Vytvorili tzv. phase-change pamäť (meniaca fázy) ktorá dokáže uložiť viac bitov v jednej bunke po veľmi dlhú dobu. Predošlé pokusy s týmto typom pamäte mali problémy predovšetkým s udržaním informácie a taktiež nebolo možné uchovávať viac ako jeden bit v každej bunke.

Phase-change pamäť pracuje na princípe zmeny fázy materiálu (špeciálnej zliatiny) z kryštalickej, ktorá predstavuje nízky elektrický odpor, na amorfnú, ktorá predstavuje vysoký odpor. Na základe tejto zmeny sa potom ukladajú binárne informácie. Materiál je uložený medzi dvojicou elektród a aplikáciou pulzov napätia alebo prúdu sa mení fáza z kryštalickej na amorfnú a naopak.

Navyše, v závislosti od hodnoty aplikovaného napätia sa dá ovládať to, koľko materiálu pod elektródami podstúpi zmenu fázy. Vďaka tomuto dokáže IBM ukladať v jednej pamäťovej bunke viac informácií, konkrétne kombinácie "00", "01", "10" a "11" (namiesto 1-bitovej informácie "0" alebo "1").

Aby bola zabezpečená spoľahlivosť, musel byť použitý tzv. iteratívny postup pri zápise. Spočíva v tom, že na bunku sa aplikuje napätie a následne sa zmeria odpor. Ak nevyhovuje stanoveným limitom, aplikuje sa napätie znova. Napriek takémuto opakovaniu dosiahli vedci latenciu pri zápise v najhoršom prípade 10 mikrosekúnd, čo je stále asi 100 krát rýchlejšie ako u dnes používaných NAND Flash pamätí.
Pre zredukovanie problému samovoľnej zmeny odporu v priebehu času (rezistívny drift) vedci použili špeciálne modulačné techniky, čím sa vylepšil parameter správneho čítania údajov.

Ďalšou obrovskou výhodou oproti NAND Flash pamätiam je výdrž. Zatiaľ čo moderné SSD čipy majú deklarovanú životnosť asi 3000 cyklov zápisu/mazania, phase-change pamäte dosahujú hodnôt okolo 10 miliónov cyklov. IBM hovorí aj o pomerne nízkej cene, keďže cieľový trh sú aj mobilné telefóny. Nasadenie sa plánuje aj v dátových centrách pre cloud storage služby či podnikových dátových úložiskách. Dôležitá otázka kedy zatiaľ zodpovedaná nebola.

Demonštráciu novej PCM pamäte realizovali vedci na čipe s 200 000 bunkami, ktorý bol vyrobený 90nm CMOS technológiou. Test spoľahlivosti bežal vyše päť mesiacov, aby sa dalo zistiť, či už sú nové pamäte vhodné aj pre praktické aplikácie. Výskum bude pokračovať v novo otvorenom nanotechnologickom centre v Zürichu .

Zdroj: IBM