IBM совершила технологический прорыв в технологии разработки компьютерной памяти

В четверг IBM анонсировала новую технологию в разработке компьютерной памяти, позволяющей создание жидко-кристаллических чипов. Новая фазовая память является в сто раз производителей NAND флеш памяти при одинаковых объемах данных. В настоящий момент NAND флеш память используется в SSD чипах и позволяет запись данных на носитель со скоростью 2Gbit/sec.

Фазовая память или память с изменением фазового состояния (Phase Change Memory, PCM) основана на изменении структуры вещества при изменении температуры. В фазовой памяти используется халькогенид, вещество, которое при нагреве (при приложении напряжения) меняет свою структуру с кристаллической (с маленьким электрическим сопротивлением) на аморфную (с большим сопротивлением) и обратно. В современной флэш-памяти данные хранятся в ячейках в виде электрического заряда.

Первоначально ученые создали память, способную хранить по одному биту данных в ячейке - 00 и 01. Впоследствии они выяснили, что в зависимости от величины приложенного напряжения количество молекул, перешедших из одного состояния в другое, различно. Эту особенность исследователи использовали для того, чтобы записать в ячейку несколько битов данных. Определив четыре состояния, они смогли записать значения 00, 01, 10 и 11, то есть два бита.

Проблема заключалась в том, что из-за «релаксации» атомов в аморфном состоянии со временем сопротивление вещества повышалось. Это приводило к возникновению ошибок, например, 01 мог «смениться» на 10, а 10 - на 11. Для решения этой проблемы в IBM разработали специальную технику кодирования информации, в основу которой лег принцип того, что относительный порядок запрограммированных ячеек с различными уровнями сопротивления со временем остается неизменным.
Новая техника кодирования была опробована на экспериментальном чипе с 200 тыс. фазовыми ячейками, произведенном на базе 90-нм техпроцесса. Протестировав этот модуль в течение 5 месяцев, ученые пришли к выводу, что по своей надежности он вполне пригоден для коммерческого применения.

Использование многоуровневых ячеек крайне важно с экономической точки зрения - пока фазовая память стоит дорого и вряд ли существенно подешевеет в течение ближайших лет. Повышение плотности записи помогает сократить производственные расходы и снизить стоимость.

Кроме того, ученые подтвердили одно из основных преимуществ фазовой памяти. Время ожидания при записи данных составило 10 мкс, что в 100 раз меньше по сравнению с самой современной флэш-памятью. Чтение информации происходит во сколько же раз быстрее, добавили в компании.

Впервые технология Phase Change Memory была описана одним из основателей Intel Гордоном Муром (Gordon Moore) в 1970 г. Впоследствии аналитики сделали весьма оптимистичный прогноз, заявив о том, что первая такая память появится уже в 2003 г. По мнению ученых из IBM, переход на новую технологию в промышленных системах хранения данных начнется в течение ближайших 5 лет.