Nanotechnologie für UniversalSpeicher

Durch Willen Soutter

Themen Umfaßt

Einleitung
    Aktuelle Zweikanalmagnetbandelemente
    UniversalSpeicher
Kohlenstoff Nanotube RAM (CNT RAM)
Phase Änderung RAM (PCRAM)
Magnetoresistentes RAM (MRAM)
Quantums-Punkt RAM (QD RAM)
Schlussfolgerungen
Bezüge

Einleitung

Speicher ist zu allen Datenverarbeitungseinheiten, beide für Langzeitlagerung von Daten und für kurzfristige Lagerung entscheidend, während Informationen aufbereitet werden.

Aktuell werden verschiedene Technologien für verschiedene Baumuster des Speichers eingesetzt, da die Eigenschaften jedes Baumusters Speicher ziemlich einschränkend sind.

Aktuelle Zweikanalmagnetbandelemente

SRAM (Statischer Direktzugriffsspeicher) wird hauptsächlich in der Hochleistung eingebetteten Datenverarbeitung und im Cache-Speicher für Prozessoren und Festplattenlaufwerke verwendet, in denen sein Hochgeschwindigkeits- und niedriger Energieverbrauch hilfreich ist. Es ist, jedoch sehr teuer und hat eine sehr niedrige Dichte, die mit anderen Formularen des Speichers verglichen wird.

D-RAM (Dynamischer Direktzugriffsspeicher) ist auch ziemlich schnell, und viel dichter und billiger als SRAM und trifft es die aktuelle Wahl für die Zentralspeicherbanken in den Computern und fährt Informationen zwischen die Speicherantriebe und den Prozessor hin- und her.

Flash-Speicher wird verwendet, wo Festspeicher gefordert wird - D-RAM benötigt Leistung, die Anordnung für 1s und 0s auf dem Chip beizubehalten, aber ein Greller Antrieb ist nichtflüssig und also wird Daten unbestimmt mit oder ohne Leistung speichern. Er ist verhältnismäßig billig und mit hoher Schreibdichte, aber ist nicht genug für RAM-Anwendungen schnell. Die Eigenschaften, die halten, die Daten, die auf einem grellen Chip-Stall für bis 10 Jahre bedeutet gespeichert werden auch, dass eine große Menge Energie gefordert wird, zum Chip zu schreiben und den Prozess verlangsamt. Schreibensdaten beschädigen auch das grelle Chip und begrenzen seine nützliche Lebenszeit.

Abbildung 1. RAM oder Direktzugriffsspeicher, kommt in viele verschiedene Formulare. Das D-RAM, dargestellt, ist für Hochleistungsanwendungen zu langsam und kann Daten nicht ohne eine Dauerleistungsquelle speichern. Es wird in den Computern verwendet, um Daten zwischen das Festplattenlaufwerk und das Prozessorcache hin- und herzufahren.

 

UniversalSpeicher

Halbleiterhersteller konkurrieren jetzt, um „Universalspeicher“ Technologien zu produzieren, die den Nutzen von jeder dieser Technologien kombinieren. Das Primärziel ist Speicher mit der Zugriffsgeschwindigkeit von SRAM, aber mit der Nichtflüchtigkeit des Blinkens. Es gibt einige mögliche Kandidaten, ausführlicher unten erforscht, die wahrscheinlich sind, mit aktuellen Technologien innerhalb der folgenden fünf bis zehn Jahre Handels- wettbewerbsfähig zu werden.

Ein Anderer Treiber für das Entwickeln dieser neuen Technologien ist, mit der exponentialen Weiterentwicklung von Moores Gesetz aufrechtzuerhalten. Die Kenngröße in den Silikon-basierten integrierten Schaltungen hat ungefähr alle zwei Jahre seit den sechziger Jahren halbiert, aber körperliche Grenzen auf diese Weiterentwicklung sind innerhalb des Anblicks. Viele der Universalzweikanalmagnetbandelemente, die erforscht werden, haben die über den Grenzen auf Silikon CMOS-Schaltungen hinaus heruntergeschraubt zu werden Fähigkeit.

Kohlenstoff Nanotube RAM (CNT RAM)

Kohlenstoff nanotubes (CNTs) haben großes Potenzial als die Basis für Speicherchips. ihre kleine und eindeutige Dimensionalität lässt Interaktionen zwischen ihren elektrischen und mechanischen Eigenschaften-, die verwendet werden können, um schnell zu konstruieren, dichten und nichtflüssigendatenspeichergeräten zu.

Während viele CNT-basierten Speicherauslegungen vorgeschlagen worden sind, hat die Schwierigkeit, wenn sie die nanotubes in der genügenden Reinheit und in der Qualität und mit der Integrierung der Nanomaterials mit aktuellen Halbleiterfälschungstechniken produzierte, ihre weit verbreitete Annahme verhindert.

Abbildung 2. Kohlenstoff Nanotubes haben eindeutige elektronische Eigenschaften, die verwendet werden konnten, um in hohem Grade effiziente, schnelle zu machen, nicht--volative Speicherchips. Jedoch gibt es viele Herausforderungen, wenn man die Technologie holt, um - die nanotubes in genügenden Reinheiten hauptsächlich hoch herstellen zu vermarkten.

Phase Änderung RAM (PCRAM)

Im Jahre 2011 zeigte IBM einen Durchbruch in der Phasen-Änderung RAM (PCRAM), die in der Entwicklung als mögliches Universalzweikanalmagnetbandelement eine Zeitlang gewesen ist. Es ohne Zweifel gibt noch Schwierigkeiten, wenn man die Technologie zu einem umfangreichen Fälschungsprozeß überträgt, aber die Eigenschaften sind sehr viel versprechend. im Juni 2012 kündigte IBM ein Abkommen mit SK Hynix an, um die Kommerzialisierung dieser Technologie weiter zu nehmen.

Phase Änderungsspeicher basiert auf einem speziellen Material, das zwei mögliche Phasen hat - kristallen und formlos - und zwischen die zwei Phasen unter Verwendung eines kurzen elektrischen Impulses geschaltet werden kann. Die Schreibungsdrehzahl ist zur Zeit verfügbare Flash-Speicher herum 100mal schneller der als, obgleich Extraoperationen gefordert werden, um auf Schreibfehlern zu überprüfen und zu korrigieren für Antrieb.

Magnetoresistentes RAM (MRAM)

Magnetoresistente Technologie ist eine reife Technologie, die hinter modernen Festplattenlaufwerken mit hoher Schreibdichte ist. Es hat einen neuen Forschungsantrieb gegeben, zum dieser Technologie höherer Drehzahl, nichtflüssiger Festspeicher anzupassen. Die Hauptherausforderung zu diesem ist, eine große, Reihe mit hoher Schreibdichte magnetische Tunnelkreuzungen zu erstellen, die verwendet werden, um zur Speicherschicht zu schreiben. Festplattenlaufwerke enthalten gerade ein von diesen, während ein MRAM-Chip ein für jedes Bit von gespeicherten Informationen benötigen würde.

Weil es auf einer weithin bekannten Technologie basierte, wird MRAM heiß als Kandidat für den ersten Werbungsuniversalitätsspeicher gespitzt. Firmen wie Samsung, alle Toshiba, IBM, Hitachi und Motorola werden in die Entwicklung von MRAM miteinbezogen.

Quantums-Punkt RAM (QD RAM)

Quantums-Punkt RAM verwendet die Stellen 3nm-wide von semiconduictor Material, genannt Quantumspunkte, eingebettet in einer Schicht Isoliermaterial und mit einem Metallschicht abgedeckt. Diese Zelle bildet eine Reihe Transistoren, die verwendet werden, um Daten zu speichern, indem man den Zustand jedes Quantumspunktes unter Verwendung eines Millisekundenlaser-Impulses ändert.

Diese Technologie ist in hohem Grade viel versprechend, da zu integrieren Lesen/Schreiben erzielen kann beschleunigt zu den hundres von vorhandenen Baumustern der Zeiten schneller als des Speichers, und ist auch relativ einfach, in vorhandene Herstellungsverfahren, während die Chips aus Silikon noch hergestellt werden können. Es gibt Herausforderungen bei der Gradeinteilung herauf den Prozess, aber nicht im gleichen Umfang wie mit der Implementierung eines total neuen Materials wie Kohlenstoff nanotubes.

Abbildung 3. Quantums-Punkte sind die kleinen Kristalle, die gerade einige hundert Atome enthalten. Der Speicher, der auf Quantumspunkten basierte, konnte viel höhere Speicherdichten als vorhandene Technologien erzielen und würde eine in beträchtlichem Ausmaß längere Lebenszeit haben.

Schlussfolgerungen

Die Hauptherausforderungen zu allen diese Technologien ist, sie an eine Stufe vorzugsweise zu gelangen, in der sie erschwinglich hergestellt werden können, unter Verwendung des minimal angepassten exisiting Geräts. Sie müssen mit Flash-Speicher auf Preis-, Drehzahl- und Datendichte auch konkurrieren. In den fünf bis zehn Jahren könnte sie nehmen, um diese neuen Technologien zu erhalten, um zu vermarkten, hat Blinken auch beträchtlich vorangebracht, also sind die wirklichen Anforderungen für jede neue Austauschtechnologie sehr hoch.

Klicken Sie hier für mehr auf Zweikanalmagnetbandelemente auf AZoNano.

Bezüge

Date Added: Jul 30, 2012 | Updated: Sep 23, 2013

Last Update: 23. September 2013 12:31

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