IBM заявила о прорыве в создании «памяти будущего». Видео

Три бита на ячейку

IBM впервые создали образец памяти, основанной на фазовом состоянии вещества, в котором ячейка способна хранить не один, а целых три бита информации. В корпорации это событие назвали прорывом, так как увеличение количества информации в одной ячейке фазовой памяти поможет существенно снизить ее стоимость и быстрее начать коммерческий выпуск.

Принцип работы

Ячейки в памяти с изменением фазового состояния (Phase-Change Memory — PCM) или просто фазовой памяти изготовлены из вещества, которое может находиться в двух молекулярных состояниях — аморфном и кристаллическом. В кристаллическом состоянии вещество имеет максимальную электрическую проводимость, тогда как в аморфном — минимальную. При подаче на ячейку высокого или среднего напряжения состояние изменяется. Таким образом в ячейку можно записывать ноль или единицу. Например, нулем будет аморфное состояние, а единицей — кристаллическое. Или наоборот. Для чтения информации на ячейку подается небольшое напряжение, что не приводит к изменению состояния вещества.

Для того чтобы получить возможность записи в ячейку фазовой памяти три бита, исследователи IBM получили несколько стабильных состояний вещества в ячейке (промежуточных фаз) и разработали способ определения каждого из таких состояний. Важным условием было обеспечить правильное измерение состояния при повышении или понижении температуры, окружающей среды, что влияет на фазовое состояние вещества. Этот момент был учтен в алгоритме определения состояний, который толерантен к этому изменению.

Рассказ о достижении IBM

Демонстрация достижения

Фазовая память с тремя битами на ячейку была продемонстрирована на симпозиуме IEEE International Memory Workshop в Париже. Разработчики построили стенд с чипом памяти, содержащим 64 тыс. ячеек. Он был подключен к обычной электрической цепи.

По словам исследователей, в лабораторных условиях они протестировали чип на 1 млн циклов перезаписи, после которых состояние вещества продолжало оставаться устойчивым и читаемым без ошибок. Тест осуществлялся при различной температуре и ее изменении.

Область применения

Память, основанная на фазовом состоянии вещества, считается наиболее вероятной преемницей современных технологий памяти в вычислительной технике. При этом важно отметить, что PCM может одновременно заменить и флэш-память, и оперативную память, так как обладает свойствами и той, и другой. От первой она унаследовала энергонезависимость, а от второй — скорость работы и долговечность (фазовая память остается работоспособной после 10 млн циклов перезаписи, что примерно в 3,3 тыс. раз больше по сравнению с флэш-памятью).

На фазовой памяти могут целиком базироваться системы хранения данных в организациях. Это позволит существенно повысить скорость различных операций, например, финансовых транзакций. Использование фазовой памяти в персональных компьютерах позволят сделать так, чтобы они включались мгновенно, как смартфоны или планшеты.

Работа других компаний

Разработки в области технологии фазовой памяти ведут множество компаний. Помимо IBM, это Samsung, Intel и др. В 2008 г. Intel впервые выпустила образцы чипов фазовой памяти для исследовательских целей. Они были изготовлены на базе 90-нм технологического процесса и обладали емкостью 16 МБ.