ЭЛЕМЕНТЫ СОВРЕМЕННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 004.33
Ф. С. Воройский
Развитие видов памяти ЭВМ
Из самых новых разработок средств хранения данных, не
нашедших отражения в последнем (2006 г.) издании энциклопедического
словаря-справочника «Информатика» [1],
наиболее существенные изменения в последние годы происходят в области создания
новых устройств дисковой и недисковой памяти. И те и другие уже начали
появляться на рынках вычислительной техники и могут вскоре перейти из разряда
перспективных и экзотических в состав основных средств хранения данных*.
Новое в разработках дисковой памяти
Накопители
на жестких магнитных дисках, НЖМД (MagneticHardDiskStorage, HardDiskDrive, HDD). За последние 3–4 года произошли существенные изменения в
основных характеристиках НЖМД, включая их ёмкость, плотность и скорость записи,
размеры, скорость вращения дисковых пластин, ударопрочность и др. Ниже приводятся
характеристики современных разработок НЖМД.
C 2003 г. на рынки начали поступать
ударопрочные 2,5” НЖМД; в 2004 г. появились 1,8” НЖМД емкостью 30 Гбайт
формата PCMCI/PCCard формата, 1” НЖМД,
выполненные в формате CompactFlash емкостью 2 и 4
Гбайт, а также 0,85” диски фирмы «Toshiba» емкостью 2 и 4
Гбайт. В 2006 г. фирма «WesternDigital» начала выпуск жестких дисков 1,0 и 1,8” емкостью 5
Гбайт, а также 2,5” дисков емкостью 100 и 120 Гбайт.
В 2005 г. компания HGST (HitachiGlobalStorageTechnologies) объявила о
начале поставки жестких дисков, использующих технологию «Перпендикулярной
магнитной записи». При обычной технологии намагниченные частицы, изменяющие
ориентацию при записи, размещены параллельно рабочей поверхности диска.
«Перпендикулярная» ориентация значительно снижает площадь занимаемой ими
поверхности. Первые НЖМД, выпускаемые HGST, имеют плотность записи
120 Гбит/кв. дюйм; в будущем предполагается увеличить плотность записи до 230
Гбит/кв. дюйм.
К 2007 г.
планировалось наладить выпуск терабайтных жестких дисков для настольных систем,
что было успешно реализовано компаниями «Samsung», «Hitachi» и «Seagate». (В частности,
представителем поколения таких дисков является головная модель линейки НЖМД Barracuda 7200.11 – SeagateST1000340AS.)
В 2007 г. уже
большинство новых жестких дисков стали производиться по технологии
перпендикулярной записи с использованием метода записи на основе туннельного
магниторезистивного эффекта – TMR (Tunneling Magneto Resistance), что позволило увеличить плотность
записи относительно параллельного метода примерно на 50%. Жесткий диск компании
«Hitachi» HDS721616pla380, выпущенный в 2007 г., имеет
емкость одной пластины 160 Гбайт и время случайного доступа 13,3 мс. Суммарная
емкость НЖМД в формфакторе 3,5” преодолела рубеж в 1 Тбайт. (Подробнее см. [2–5].)
Гибридные накопители на жестких дисках
(Hybrid HardDiskDrive, HybridStorage) – наименование
комбинации НЖМД с другим видом накопителя, например флэш-памятью. Это позволяет
заметно повысить быстродействие накопителей, сократить их энергопотребление,
увеличить долговечность и ударопрочность, что особенно важно для мобильных ПК.
Пример создания подобных гибридных накопителей – технология ReadyDrive, разработанная
и уже реализованная компаниями «SamsungSemicondactor» и «SeagateTechnology» в гибридных устройствах со встроенным магнитным
диском размером в 1,5 дюйма и 256 Мбайтной флэш-памятью.
6 января 2007 г. на
конференции в Лас-Вегасе, посвященной перспективным системам хранения данных,
создана организация «HybridStorageAlliance». Ееоснователямистали «Hitachi», «Samsung», «Seagate Technology», «Fujitsu» и «Toshiba». (Подробнее см. [6–8].)
Накопители на твердотельных дисках,
накопители на силиконовых дисках (вариант названия этих дисков, данный
японской фирмой TDK), накопители на SSD(SolidStateDiskDrive) – новый
перспективный вид накопителя, выполненного по микроэлектронной технологии производства
флэш-памяти типа NAND; является альтернативой
НЖМД (особенно для широкого класса мобильных и ультрамобильных устройств). О
производстве SSD-дисков под кодовым названием Robsonсообщила корпорация
«Intel» на одном из своих региональных
форумов для разработчиков (IDF) в 2005 г.
Первые КПК с SSD-накопителями начали выпускать в 2006 г. фирмы «Samsung», «Sony», «Fujitsu» и др., однако для массового спроса стоимость этой
продукции была слишком высокой. В начале 2007 г. уже многие фирмы
анонсировали продажу SSD-накопителей. Среди
ведущих из них: SanDisk – 2,5” SSD, емкостью 32 Гбайта с
интерфейсом SATA, стоимость – от 350 до 600 долларов;
TDK – диски серии GBDiskRA6
емкостью до 8 Гбайт, совместимых с набором команд SMART (для упрощения работы с поврежденными блоками памяти),
стоимость – около 800 долларов; SuperTalenetTechnology
– набор SSD-накопителей с форм-факторами 1,8”
емкостью до 32 Гбайт, 2,5” – до 64 Гбайт и 3,5” – до 128 Гбайт, Intel – диски Z-U130 емкостью 1, 2, 4 и 8 Гбайт со скоростью чтения/записи
соответственно 28 и 20 Мбайт/с; компания «MicronTechnology» выпустила SSD-накопители семейства RealSSD, в которое входят 1,8” (32 Гбайт) и 2,5” (64 Гбайт)
диски с интерфейсом SerialATAII, а также твердотельные диски линейки EmbeddedUSB
емкостью от 1 до 8 Гбайт. В ноябре 2007 г. компания «BitMicroNetworks»
продемонстрировала 1,6-теробайтный твердый диск.
Основным недостатком
SSD-накопителей пока еще остается их высокая
стоимость (7–10 долларов за гигабайт (для сравнения: стоимость НЖМД оценивается
в 0,2–0,3 доллара за гигабайт [11]),
однако она заметно быстро уменьшается (в течение года до – примерно двух раз).
Этому, в частности, способствует переход на технологию производства многоуровневых
ячеек (multi-level-cell), обеспечивающую большую плотность записи и
производительность при чтении и записи данных (в настоящее время применяется
технология одноуровневых ячеек). (Подробнее см. [8–11].)
Голографические
накопители (HVD, HolographicVersatileDisc; HVC, HolographicVersatileCard) –
накопители, основанные на использовании голографической технологии записи,
хранения и воспроизведения больших массивов данных. Существенное отличие
голографической технологии от других оптических методов записи данных (в том
числе CD и DVD) – возможность использования объемной записи по
всей толщине записывающего слоя, а также очень высокая плотность записи на
одном носителе.
В 2006 г. компания
«InPhaseTechnologies», которая в течение семи лет ведет разработку
голографической памяти, запланировала на 2007 г. выпуск голографических
дисков однократной записи емкостью 300 Гбайт, способных хранить трехмерные
изображения не только на поверхности, но и внутри оптического диска. Этой
емкости достаточно для высококачественной записи и воспроизведения видеофильмов
в течение приблизительно 30 час. Сами диски помещаются, как правило, в защитном
катридже, который не мешает записи и воспроизведению. Запись осуществляется за
счет разделения лазерного луча на два – передающий и служебный, которые на
месте пересечения на поверхности носителя и образуют голограмму. Изменяя длину
волны, угол облучения и положение диска, на одном участке можно записывать
множество голограмм. Однако объявленная ранее стоимость накопителей для
голографических дисков очень высока (около 30 тыс. долларов).
В 2007 г. появились
сообщения о начале серийного производства этих дисков и приводов к ним.
Начальная стоимость указанных изделий составляет соответственно 180 и 18 тыс.
долларов. Кроме того, компания планировала в 2007 г. приступить к выпуску
ПЗУ потребительского класса с перезаписью емкостью 20 Гбайт на диск размером с
почтовую марку, а к 2010 г. – создать диск нового поколения емкостью 1,6
Тбайт.
Оптические диски на
базе голографической технологии записи, предназначенные для профессиональных
видеозаписывающих систем, выпускает также японская компания «Optware». Следует отметить, что внедрение голографических
накопителей в обычные ПК и бытовые устройства пока не планируется.
В работу по
созданию голографических дисков и записывающих устройств, а также спецификаций
на них включились такие фирмы, как «HitachiMaxell», «Matsushita», «CMCMagnetics»,
«FujiPhotoFilm», «PulstecIndustrial»
и др.
В июле 2007 г. Международная организация по
стандартизации потребительской электроники «EcmaInternational» (www.ecma-international.org/),
которая является автором 90% всех спецификаций оптических и магнитных
носителей, утвердила два стандарта, разработанных ее техническим комитетом TC44: InformationInterchangeonHVDRecordableCartridges – Capacity: 200 GbytesperCartridge и InformationInterchangeonHVDRecordableCartridges – Capacity: 100 Gbytesperdisk. (Подробнее см. [12-14].)
Разрабатываемые виды недисковой памяти
Разработку новых типов памяти ведут многие крупнейшие в мире
компании, включая IBM, HP, Mitsubishi, Motorola, NEC, Toshiba
и др. Наиболее перспективными направлениями считаются: FerroelectricRAM (FRAM), Magneto-ResistiveRAM
(MRAM), NanotubeRAM (NRAM) и OvonicUnifiedMemory
(OUM). Все они находятся на разных стадиях готовности к
массовому использованию, и если продажу первых образцов памяти на нанотрубках обещают
начать в 2008 г., то несколько видов MRAM уже представлены рядом компаний.
MRAM(Magneto-ResistiveRAM, MagneticRAM) – «Магниторезистивная память», или «Магниторезистивное ОЗУ»:
однокристальная полупроводниковая оперативная память, при производстве которой
используются магнитный материал (часто применяемый в магнитных считывающих
головках) и переход с магнитным туннелированием – MTJ (Magnetic Tunnel Junction).
В основу современной конструкции MRAM положена концепция, разработанная
немецким физиком Андреасом Нейем (Andreas
Ney) и его коллегами из Институтатвердотельнойэлектроникиим. ПауляДруде (ФРГ). Эта концепция
опубликована в октябрьском номере 2003 г. журнала «Nature». Авторы
предложили использовать так называемые программируемые логические элементы на основе
MRAM-памяти.
Вычислительное устройство состоит из логических элементов
«И», «или», «и-не» и «или-не». Устройство памяти включает элементы, у каждого из
которых есть два независимых входа и возможны четыре начальных состояния.
Элемент MRAM-памяти содержит два разделенных промежутком магнитных слоя. Если
магнитные моменты обоих слоев параллельны – электрическое сопротивление всего
элемента небольшое, это отвечает состоянию «1»; если не параллельны –
сопротивление велико, это соответствует состоянию «0». Направления магнитных
моментов можно менять на противоположные, пропуская электрический ток по каждой
из линий. Независимость входов для каждого из магнитных слоев дает возможность
иметь четыре начальных состояния: «00», «01», «10» и «11», гдe «00» отвечает
состоянию с отрицательной величиной тока через оба магнитных слоя, а «01» –
отрицательному току через слой А и положительному через слой В и т.д. Это
позволяет осуществлять логические операции «и»
и «или»; если добавить еще один
вход по току, то появится возможность выполнения логических операций «и-не» и «или-не».
В 2004 г. компания «Renesas Technology» продемонстрировала прототип
чипа 1 Мбит MRAM, выполненного с использованием 0,13 мкм CMOS-технологического
процесса. Его характеристики: тактовая частота – 143 МГц при напряжении питания
1,2 В; количество циклов перезаписи – свыше 1 трлн (при Т=150°С без ухудшения
характеристик); время чтения данных из ячейки – 5,2 нс.
В последние годы компании «Toshiba»
и NEC
разрабатывают MRAM совместно. Согласно опубликованным в феврале 2006 г.
данным, им удалось создать новое изделие, в котором объединены максимальная плотность
и наилучшие скоростные показатели операций чтения и записи, достигнутые для
MRAM на данный момент. Его характеристики: объем памяти – 16 Мбит; скорость
чтения и записи – 200 Мбит/с (время цикла – 34 нс); напряжение питания – 1,8 В.
Основная трудность, с которой столкнулись
разработчики, была связана с повышением скорости чтения. Цепь, генерирующая
магнитное поле для записи, замедляла операцию чтения из ячейки памяти. Решение
найдено в разделении цепей чтения и записи. Помимо увеличения скорости работы,
такой прием позволил снизить эквивалентное сопротивление на 38% за счет
"разветвления" тока записи.
В июле 2006 г. компания «FreescaleSemicondactor» (до 2004 г. была
подразделением корпорации «Motorola») представила первые промышленные образцы
4-Мбитных чипов MRAM – MR2A16A, обогнав таких гигантов ИТ-индустрии, как HP и IBM, которые планировали их выпуск еще в 2004 г.
Промышленное производство начато на фабрике в Аризоне (см.
<http://www.htcom.ru/news-pc/newsd-19997/>). Себестоимость
производства (почти 25 долларов) пока еще очень велика, что, однако, считается
быстро преодолимым.
Наряду с достигнутым самым высоким быстродействием,
основными достоинствами MRAM
являются: практически неограниченное число допускаемых циклов записи/считывания
(например, флэш-накопители имеют ограничения в этом плане) и сохранение записей
при отключении питания. Это позволяет ей претендовать на роль универсальной
памяти, объединяющей свойства DRAM, SDRAM и флэш-памяти. Поэтому предполагается,
что в перспективе смогут заменить не только современные устройства оперативной
памяти, но и жесткие диски, в результате чего архитектура ПК существенно
упростится. Cогласно
данным аналитической компании iSuppli, объем рынка универсальной памяти к
2019 г. может составить более 76 млрд долларов. Однако в конце
2007 г. в печати появились сведения о проблемах, связанных с этим видом
памяти. (Подробнее см. [14–17].)
FeRAM,FRAM (FerroelectricRAM) – «Сегнетоэлектрическая RAM», или «Ферроэлектрическое ОЗУ» – однокристальная оперативная память,
использующая способность ферроактивных сегнетоэлектриков менять свои физические
свойства под действием электрического поля.
Кратко объяснить механизм действия FeRAM можно на примере
одного из наиболее распространенных семейств сегнетоэлектриков – титаната свинца
PZT (Perovskite lead Zirconate Titanate) с общей
формулой
Pb(ZrxTi1-x)O3. При воздействии на слой PZT положительного электрического
заряда происходит его положительная поляризация, результатом которой является
переход в состояние, соответствующее значению "0". При действии отрицательного
электрического заряда происходит обратный переход, соответствующий значению
"1". При этих переходах материал сегнетоэлектрика меняет свои
физические свойства, а с ним и элемент, выполненный из этого материала.
Возникает петля гистерезиса, в концах которой положения "0" и
"1" по энергетическому значению далеко разнесены, что позволяет произвести
их однозначную идентификацию.
Работающий образец FeRAM впервые получен в 1992 г.
компанией «Symetrix». С тех пор эта технология вызывала пристальное внимание со
стороны научных кругов, а с 1996 г. – и коммерческих. Так, с 1992 по
2002 г. по этой теме выдано свыше 360 патентов, причем около 120 патентов
– только за 2002 г.
Составляющими элементами FeRAM являются сегнетоэлектрические
транзисторы (ferroelectric transistor)
и конденсаторы (ferroelectric capacitor),
обладающие переменными ферромагнитными свойствами.
Массовое производство FeRAM компанией «Fujitsu» началось в
1999 г. К марту 2006 г. произведено и реализовано несколько сотен миллионов
микросхем (как в сборке, так и отдельных чипов, в том числе чипов FeRAM
плотностью 1 Мбит). В этих изделиях использовался материал, состоящий из
висмута, железа и кислорода, которые образуют псевдокубическую структуру,
называемую перовскит (в честь русского
минералога графа Л. А. Перовского, 1792–1856 гг.).
В дальнейшем компании «Fujitsu Laboratories» и «Fujitsu
Limited» совместно с Токийским технологическим институтом объявили о создании
нового материала для ферромагнитной памяти. Он представляет собой модифицированный
композит феррита висмута (BiFeO3 или BFO). По словам разработчиков, это
позволило увеличить в пять раз объем хранимой информации по сравнению с
предыдущими поколениями FeRAM. Новые модули памяти будут производиться по 65 нм
технологическому процессу. Использование нового материала позволит записывать
до 256 Мбит в одну ячейку памяти.
Предполагается также, что новая FeRAM обеспечит низкое
энергопотребление и высокую скорость доступа, необходимых для мобильных устройств,
таких, как чиповые карты, которые должны быть компактными, простыми в
использовании и одновременно хорошо защищенными. Поставка опытных образцов
планируется уже в 2009 г. Предполагается, что данный тип памяти будет актуален
до 2014 г.
Кроме того, компании «Fujitsu» и «Seiko Epson» объявили о
начале совместной работы над новой технологией FRAM, которая может стать
стандартом для энергонезависимой памяти нового поколения. Обе компании
планируют развивать FRAM-технологии, которые станут доступны уже в 2006 г.
В частности, ими будут вестись работы по оптимизации работы циклов
чтения/записи памяти нового образца. Согласно договору компании «Fujitsu» и
«Seiko Epson» передадут друг другу свои технологии, относящиеся к процессам
миниатюризации и обработке материалов для построения компонентов FRAM-памяти,
что должно ускорить процесс разработки окончательного продукта.
«Fujitsu» и «Seiko» предсказывают высокий рыночный спрос на
новую энергонезависимую FRAM-память с низким энергопотреблением и высокими
скоростями операций чтения/записи, которую они вскоре рассчитывают предложить.
(Подробнее см. [17–21].)
NRAM (NanotubeRAM) – технология производства
энергонезависимой памяти на основе использования углеродных нанотрубок,
которая, как считают многие специалисты, должна прийти на смену микросхемам DRAM, SRAM и флэш-памяти. Принцип ее работы
заключается в том, что под действием электрических зарядов позиция углеродных
нанотрубок, находящихся в виде суспензии над электродами, может меняться в двух
положениях, каждое из которых определяет значение бита данных, записанного в
память. После отключения питания трубки, удерживаемые на молекулярном уровне,
остаются в заданном положении.
Считается, что благодаря такому решению компьютер будет загружаться
практически мгновенно, потребляя при этом меньше электроэнергии и выделяя
существенно меньше тепла. Одной из первых компаний, заявивших о проводимых ею
разработках NRAM, стала
«Nantero». Выпуск готовой продукции с использованием CNT планировался на 2007г.
(В октябре 2005 г. «Nantero» уже объявляла о планах выпуска NRAM летом 2006 г.; см. http://news.ferra.ru/hard/2005/10/13/5221/.)
По заявлению президента компании Грэга Шмергеля (Greg Schmergel) это устройство памяти должно объединить скорость SDRAMсо способностью флэш-памяти сохранять данные при отключенном
питании. Жизненный цикл памяти этого типа будет многократно превышать
количество циклов записи/стирания, которое свойственно флэш-накопителям, а
также иметь более высокое быстродействие.
В настоящий момент компания уже имеет рабочие образцы,
проходящие испытания. Однако и в 2007 г. реализовать планы выпуска NRAM-чипов не удалось из-за
ряда препятствий, включая невозможность устойчивого размещения нанотрубок на
кремниевых подложках, а также загрязненность нанотрубок, что не позволило ранее
использовать данный материал в сверхчистом технологическом процессе
производства на базе КМОП-технологии. Тем не менее, инженерам «Nantero» удалось наконец
преодолеть эти трудности и продемонстрировать в июле 2007 г. подложку, которая
изготовлена на стандартном производственном оборудовании и объединила 10 млрд
точно размещенных на ней нанотрубок. Ожидается, что устройства, использующие
микросхемы NRAM, появятся
на рынках не позже 2010 г. (Подробнее см. [22–24].)
PCM (PhaseChangeMemory, PhaseCangeRAM), OUM (OvonicUnifiedMemory),
а также PRAM – «Память с изменением фазового состояния»: технология производства
энергонезависимой памяти, разработанная в фирме «Ovonyx»известным
американским изобретателемСтэнфордом
Овшинским. (Первые патенты на РСМ-память С. Овшинский получил в конце
1960-х гг.) [25]. В ее основе
используются свойства веществ, например халькогенида (chalcogenide), способных под воздействием нагрева и электрических
полей производить фазовый переход с непроводящего аморфного состояния
(соответствует логической «1») на проводящее кристаллическое (соответствует
логическому «0») и наоборот.
Ожидается, что PCM в перспективе сможет заменить собой существующие динамические
ОЗУ (см. «DRAM»). Лицензионные соглашения на технологию OUM заключили компании «Intel»,
«STMicroelectronics»и «Elpida».
В феврале 2008 г. корпорация «Intel» и ее партнер – крупнейший европейский
поставщик микроэлектроники итало-французская компания «STMicroelectronics» – объявили о начале
поставки образцов прототипа памяти PCM, получившего наименование Alverstone, выполненного
по 90 нм технологии и имеющего емкость 128 Мбайт. Отмечается, что Alverstone работает на
порядок быстрее и долговечнее флэш-памяти, не подвержен воздействию со стороны
разного рода излучений, что делает его перспективным для использования в
ракетно-космической технике, а также, что при больших объемах производства будет
дешевле флэш-памяти [25].
Одновременно работы, связанные с использованием технологии
производства OUM,
выполняются и другими организациями. Так, компании «Hitachi» и «RenesasTechnologyCorp.» сообщили на
Международной конференции по электронным устройствам (13 дек. 2005 г.,
Вашингтон) о создании прототипа низко-силовых PCM, которые могут работать при напряжении
1.5 В и низком потреблении тока ~100 мкA, что на ~50% ниже энергопотребления
предыдущих изделий этих же фирм.
По мнению разработчиков, новая версия PCM по сравнению с существующими DRAM является более
предпочтительной по скорости записи и считывания данных, хорошей
программируемости, малым размерам и способности к высокоуровневой интеграции.
Этим создаются возможности их перспективного использования в микроконтроллерах
следующего поколения для вложенных приложений, таких, как информационные
устройства, домашнее электротехническое и автотранспортное оборудование, управляющие
системы и т.д.
Исследованиями и разработками в этой области занимаются и
многие другие крупные компании. В частности, корпорация IBM совместно с фирмами
«Macronix»
(www.macronix.com) и «Qimonda» (www.qimonda.com)
в 2007 г. объявили о результатах работ по совместному проекту разработки PCM, которая будет
значительно меньше флэш-памяти и иметь в 500 раз более высокое быстродействие.
Ее массовое производство планируется на 2015 г. Кроме того, IBM разработала для PCM новый материал –
антимонид германия (GeSb),
легированный для улучшения характеристик небольшим количеством других
элементов. (Подробнее см. [14, 16, 23, 25–31].)
PFRAM, FRAM, FeRAM(PolimerMemory, PolimerFerroelectricRAM, FerroelectricRandomAccessMemory) – «Полимерное ОЗУ», «Полимерное сегнетоэлектрическое ОЗУ», а также «Сегнетоэлектрическое ОЗУ»: вид энергонезависимой памяти, основанной
на использовании свойств сегнетоэлектрических полимеров иметь под действием
электрического поля два стабильных состояния поляризации. Это позволяет
программировать память путем изменения поляризации пленки, заключенной между
взаимно перпендикулярными металлическими шинами. Пленка полимера может содержать
и тонкопленочные транзисторы схем управления.
Это свойство открыто специалистами «Thin Film Electronics»
(дочерней фирмы шведской компании «Opticom»), впервые предложившей полимерную
память еще в 1994 г. Возможность формировать многослойные структуры
полимерной памяти позволяет получить ранее недостижимый объем памяти и
обеспечить оптимальное использование ее ячеек. Если для функционирования
обычной кремниевой схемы памяти объемом 1 Гбит требуется 1,5–6,5 млрд
транзисторов, то для такого же объема памяти PFRAM – только 500 тыс. При этом
объем полимерной памяти размером с кредитную карту эквивалентен объему 400 тыс.
CD-дисков, 60 тыс. DVD или объему устройства, хранящего достаточно данных для
воспроизведения в течение 126 лет музыки в формате MPEG. Причем увеличение емкости памяти за
счет нанесения дополнительных полимерных пленок не влечет за собой
существенного увеличения потребляемой мощности (энергия считывания или записи
одного разряда данных не превышает 10-9 Дж). По оценкам аналитиков
фирмы «Web-Feet Research», удельный объем памяти PFRAM, отнесенный к одному
квадратному сантиметру площади, почти в 20 раз больше, чем у обычной
флэш-памяти.
Считывание данных PFRAM может быть разрушающим и неразрушающим.
В первом случае значения времени считывания и записи сопоставимы. Значение
времени в зависимости от обработки полимера изменяется в пределах от нескольких
наносекунд до нескольких микросекунд. В настоящее время усилия разработчиков
направлены на уменьшение этого значения. В режиме неразрушающего считывания
PFRAM по быстродействию сопоставимо с ОЗУ. К тому же архитектура памяти
обеспечивает параллельную обработку слов длиной в мегабиты, вместо 64- и
128-бит слов, с которыми работают современные полупроводниковые микросхемы ЗУ.
По утверждению разработчиков, благодаря простоте
изготовления удельная стоимость чипов памяти в пересчете на мегабит будет столь
мала, что они смогут использоваться как одноразовые изделия.
Специалисты корпорации «Intel», ведущие разработку этого
типа памяти совместно с «Thin Film Electronics», считают, что PFRAM найдут
применение в картах памяти цифровых фотокамер и другом бытовом оборудовании.
Основная технологическая проблема, задерживающая массовое производство PFRAM,
связана с обработкой термочувствительного материала в условиях
полупроводникового производства, поэтому начало массового производства этого
вида памяти ожидается не ранее 2010 г. [14, 16].
PMC (ProgrammableMetallizationCell) – «Элементы
[памяти]с программируемой
металлизацией»: новая технология производства элементов памяти,
разработанная в университете штата Аризона (ASU) совместно с германским институтом JulichResearchCenter. Она отличается тем, что с целью устранения проблем,
связанных с ограничением возможности дальнейшего уплотнения ячеек памяти из-за
усиления тепловыделения при сближении атомов вещества, вместо перемещения
электронов между ионами вещества (как в традиционной электронике) производится
манипулирование самими ионами. Утверждается, что PMC в 1000 раз эффективнее существующих
элементов флэш-памяти, а также, что эта технология может применяться с
использованием уже существующих, что позволяет не делать ее слишком дорогой [32].
RRAM (ResistanceRandomAccessMemory) – «Резистивное ОЗУ»: энергонезависимый вид
памяти, основанный на свойстве метал-оксидной пленки
под действием напряжения изменять электрическое сопротивление. По мнению
специалистов компании «Sharp»,
скорость записи и стирания данных в RRAM
будет как минимум в 100 раз выше, чем у флэш-памяти. Одновременно в режиме
записи значительно снижается потребление тока и существенно уменьшаются размеры
ячейки. Сообщается, что в Институте науки и технологии в Гванджю (Южная Корея)
при выполнении правительственной программы разработаны кристалл на основе
стронция, титана и кислорода, а также технология обработки его поверхности,
позволяющая хранить данные более 10 лет и обеспечивающая 10 млн циклов записи [14, 23].
STT-RAM(SpinTorqueTransferRAM) – «ОЗУ с передачей спинового эффекта»: энергонезависимая память,
основанная на изменении электрического сопротивления при изменении направления
магнитного поля. Разработчиками являются корпорация IBM и японская компания TDK. В печати появились
сведения о том, что IBM
считает этот вид памяти более перспективным, чем MRAM, из-за проблем, которые возникли
при попытках уменьшить размеры транзисторов в микросхемах MRAM при переходе на 65 нм технологию
производства (приходится увеличивать напряженность магнитного поля и
продолжительность записи, что неприемлемо). Сообщается также, что STT-RAM обеспечивает большие плотность
записи, быстродействие и долговечность, чем MRAM. Опытные образцы STT-RAM
планируется выпустить на рынки в конце 2008 г. [17].
Список источников
1. Воройский Ф. С. Информатика.
Энциклопедический систематизированный словарь-справочник: введение в
современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и
фактах. – Москва : Физматлит, 2006. – 768 с.
2.
Матлис Джен. Перпендикулярная запись // Computerworld. – 2006. – № 34 (531). – С.
30.
3. Афанасьев М. Современные жесткие диски для
пользовательских ПК // Компьютер пресс.
– 2007. – № 12. – С. 40–43.
4. Афанасьев М. Seagate ST1000340AS: один
диск – один терабайт // Компьютер пресс.
– 2007. – № 12. – С. 128, 129.
5. Полтев С. По ту сторону терабайта //
МИР ПК. – 2008. – № 2. – С. 16–18.
6.
Митчелл Р. Гибридный «ускоритель» // Computerworld. – 2006. – № 32 (529). – С.
18, 19.
7. Праймсберг К. Гибридные диски находят
поддержку // PC Week (RussianEdition).
– 2007. – № 8 (566). – С. 17.
8. Гибридные жесткие диски становятся
реальностью // Компьютер пресс.
– 2007. – № 8. – С. 12, 13.
9. Кондратьев И. На повестке дня –
твердотельные диски // PC Week (RussianEdition).
– 2007. – № 9 (567). – С. 8, 38.
10. Мериан Лукас.SSD-диск от Intel // Computerworld. – 2007. – № 11 (556). – С. 25.
11. Фонсека Б. Твердотельные диски от
Micron // Computerworld. – 2007. – № 46 (591). – С. 26.
12.
Началось производство голографических дисков // Мобильные
компьютеры. – 2007. – № 4 (78). – С. 25.
13. Насакин Р. Хорошо
забытое старое. Голографические диски наконец стартовали // Компьютерра. – 2007. – №
22 (690). – С. 24–25.
14. Асмаков С. Перспективные технологии:
итоги и прогнозы / С. Асмаков, Н. Елманова, С. Пахомов,
О. Татарников // Компьютер пресс.
– 2008. – № 1. – С. 4–43.
15. Toshiba и NEC повышают плотность и
скорость работы памяти MRAM (07.02. 2006 г.) [Электронный ресурс] – Режим
доступа: http://www.ixbt.com/news/all/index.shtml?05/51/39.
– Загл. с экрана.
16. Асмаков С. Перспективные технологии:
итоги и прогнозы / С. Асмаков, Н. Елманова, С. Пахомов,
А. Прохоров, О. Татарников // Компьютер
пресс. – 2007. – № 1 – С. 4–35.
17. Рынок электроники: шаги и
тенденции // CHIP News (Инженерная микроэлектроника). – 2007. – № 9 (Сентябрь).
– С. 10.
18. Денисов О. Флэш-память: мобильные
накопители / О. Денисов, К. Яковлев // PCMagazine
(Russianedition).— 2007. – №
1 (187). – С. 42–51.
19. Будущие технологии памяти: FeRAM
изнутри (20.02.2003 г.) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.3dnews.ru/cpu/feram-memory/. – Загл. с экрана.
20. Fujitsu, Epson: разработка новой
FRAM технологии (16.06.2005 г.) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ixbt.com/news/news.php?id=118398.
– Загл. с экрана.
21. Новый материал в 5 раз повысит
плотность памяти FeRAM (14.08.2006 г.) [Электронный ресурс] – Режим
доступа: http://www.dialog-21.ru/news/digest.asp?id=59317. – Загл. с экрана.
22. Nantero: оперативная память на
нанотрубках в продаже уже в 2007 году (06.02.2006 г.) [Электронный
ресурс] – Режим доступа: http://www.ixbt.com/news/news. php?id=55063.
– Загл. с экрана.
23. Рожков Д. Технологии недисковой памяти
// BYTE/Россия. – 2007. – № 09 (107). – С. 56–63.
24. Меллор К. Память на нанотрубках
становится все ближе // Computerworld. – 2007. – № 45 (590). – С. 29.
25. Черняк Л. Выпущены первые образцы
памяти PCM // Computerworld. – 2008. – № 5 (598). – С. 8.
26. Спиряев О. Перспективные технологии
микроэлектроники // BYTE/Россия. – 2007. – № 09 (107). – С.72–79.
27. PRAM – новый тип памяти
(20.06.2006 г.) [Электронный ресурс] – Режим доступа:
http://new-www.net/news/article_5173.html. – Загл. с экрана.
28. Денисов О. Флэш-память: мобильные
накопители / О. Денисов, К. Яковлев // PCMagazine
(Russianedition). – 2007. – №
1 (187). – С. 42–51.
29.
Hitachi and Renesas Technology Develop Low-Power MOS
Phase-Change Memory Cells for On-Chip Memory of Microcontrollers
(13.12.2005 г.) [Электронный
ресурс] – Режим доступа: http://www.hitachi.ua/New/cnews/051213.html.
– Загл. с экрана.
30. Баткин А. IBM, Infineon и Macronix
объединяются для разработки PCM-памяти (26.05.2005 г.) [Электронный ресурс] –
Режим доступа: http://www.hardburg.ru/news/show_news_html?cur_news=3279.
– Загл. с экрана.
31. Объединение усилий Elpida и Ovonyx для
создания памяти с фазовым переходом (04.02.2005 г.) [Электронный ресурс] –
Режим доступа: http://www.ixbt.com/news/news. php?id=113332.
– Загл. с экрана.
32. Рынок электроники: шаги и
тенденции // CHIP News (Инженерная микроэлектроника). – 2007. – № 9 (Сентябрь).
– С. 10.
|
