There is 1 related live offer.

5% Off SEM, TEM, FIB or Dual Beam

Nanotechnologie voor Universeel Geheugen

Door Zal Soutter

Besproken Onderwerpen

Inleiding
    De Huidige Technologieën van het Geheugen
    Universeel Geheugen
Koolstof Nanotube RAM (CNT RAM)
De Verandering RAM van de Fase (PCRAM)
Magnetoresistive RAM (MRAM)
Quantum Punt RAM (QD RAM)
Conclusies
Verwijzingen

Inleiding

Het Geheugen is essentieel voor alle gegevensverwerkingsapparaten, zowel voor opslag op lange termijn van gegevens, als voor opslag op korte termijn terwijl de informatie wordt verwerkt.

Momenteel, worden de verschillende technologieën gebruikt voor verschillende soorten geheugen, aangezien de eigenschappen van elk type van geheugen vrij restrictief zijn.

De Huidige Technologieën van het Geheugen

SRAM (het Statische Geheugen van de Directe Toegang) wordt hoofdzakelijk gebruikt in hoge prestaties ingebedde gegevensverwerking, en in voorgeheugen voor bewerkers en harde aandrijving, waar zijn hoge snelheid en laag energieverbruik nuttig zijn. Het is zeer duur, echter, en heeft een zeer lage dichtheid in vergelijking met andere vormen van geheugen.

De BORREL (het Dynamische Geheugen van de Directe Toegang) is ook vrij snel, en dichter en goedkoper dan SRAM, makend tot het de huidige keus voor de hoofdgeheugenbanken in computers, die informatie tussen de opslagaandrijving en de bewerker shuttling.

Het geheugen van de Flits wordt gebruikt waar de permanente opslag wordt vereist - de BORREL vereist bevoegdheid om de regeling te handhaven van 1s en 0s op de spaander, maar een aandrijving van de Flits is niet-vluchtig, en zal voor onbepaalde tijd gegevens met of zonder macht zo opslaan. Het is vrij genoeg goedkoop en high-density, maar is niet snel voor de toepassingen van RAM. De eigenschappen die de gegevens ook over een stal van de flitsspaander maximaal 10 jaar opgeslagen houden betekenen dat een hoop van energie om aan de spaander wordt vereist te schrijven, vertragend het proces. Het Schrijven de gegevens beschadigen ook de flitsspaander, beperkend zijn nuttig leven.

Figuur 1. RAM, of het Geheugen van de Directe Toegang, komen in veel verschillende vormen. De voorgestelde BORREL, is te langzaam voor hoge prestatiestoepassingen, en kan geen gegevens zonder een constante krachtbron opslaan. Het wordt gebruikt in computers aan pendelgegevens tussen de harde aandrijving en het bewerkergeheime voorgeheugen.

 

Universeel Geheugen

De fabrikanten van Halfgeleiders concurreren nu om „universeel geheugen“ technologieën te veroorzaken, die de voordelen van elk van deze technologieën combineren. Het primaire doel is geheugen met de toegangssnelheid van SRAM, maar met de niet-vluchtigheid van Flits. Er zijn verscheidene potentiële kandidaten, die meer in detail hieronder worden onderzocht, wat waarschijnlijk zullen commercieel concurrerend worden met huidige technologieën binnen de volgende vijf tot tien jaar.

Een Andere bestuurder voor het ontwikkelen van deze nieuwe technologieën moet omhoog met de exponentiële vooruitgang van de Wet van Moore houden. De eigenschapgrootte in op silicium-gebaseerde geïntegreerde schakelingen heeft ruwweg om de twee jaar sinds de jaren '60 gehalveerd, maar de fysieke grenzen aan deze vooruitgang zijn binnen gezicht. Veel van de universele geheugentechnologieën die worden onderzocht hebben het vermogen dat voorbij de grenzen van siliciumCMOS kringen moet worden verlaagd.

Koolstof Nanotube RAM (CNT RAM)

De Koolstof nanotubes (CNTs) heeft groot potentieel als basis voor geheugenspaanders. hun kleine grootte en unieke dimensionaliteit staan voor interactie tussen hun elektrische en mechanische eigenschappen toe die kunnen worden gebruikt om snel, dichte te ontwerpen, en niet-vluchtige gegevensopslaggelegenheden.

Terwijl vele op CNT-Gebaseerde geheugenontwerpen zijn voorgesteld, heeft de moeilijkheid in het veroorzaken van nanotubes in voldoende zuiverheid en kwaliteit, en met het integreren van nanomaterials met de huidige technieken van de halfgeleidervervaardiging, hun wijdverspreide goedkeuring verhinderd.

Figuur 2. De Koolstof Nanotubes heeft unieke elektronische eigenschappen die zouden kunnen worden gebruikt om hoogst efficiënte, snelle, niet volative geheugenspaanders te maken. Nochtans, zijn er vele uitdagingen in het brengen van de technologie aan markt - hoofdzakelijk vervaardigend nanotubes in hoge genoeg zuiverheid.

De Verandering RAM van de Fase (PCRAM)

In 2011, toonde IBM een doorbraak in de Verandering RAM van de Fase (PCRAM) aan, die in ontwikkeling als potentiële universele geheugentechnologie sinds enige tijd is geweest. Er zal zonder twijfel nog moeilijkheden in het vertalen van de technologie aan een vervaardigingsproces op grote schaal zijn, maar de eigenschappen zijn zeer belovend. In Juni 2012, kondigde aan IBM SK Hynix behandel om de introductie op de markt van deze technologie verder te nemen.

Het geheugen van de Verandering van de Fase is gebaseerd op een speciaal materiaal dat twee mogelijke kristallijn en amorfe fasen - - heeft en tussen de twee fasen kan worden geschakeld die een korte elektroimpuls gebruiken. Schrijf de snelheid sneller rond 100 keer is dan het nu verkrijgbare flitsgeheugen, hoewel de extra verrichtingen om worden vereist te controleren fouten schrijft en voor afwijking verbetert.

Magnetoresistive RAM (MRAM)

Magnetoresistive technologie is een rijpe technologie, die achter moderne high-density harde aandrijving is. Er is een recente onderzoekaandrijving geweest om deze technologie aan hogere snelheid, niet-vluchtig geheugen in vaste toestand aan te passen. De belangrijkste uitdaging aan dit is een grote, high-density serie van magnetische tunnelverbindingen te creëren, die om aan de opslaglaag worden gebruikt te schrijven. De Harde aandrijving bevat enkel één hiervan, terwijl een spaander MRAM voor elke bit van opgeslagen informatie zou vergen.

Omdat het op een bekende technologie baseerde, wordt MRAM heet getipt als kandidaat voor het eerste commerciële universele geheugen. De Bedrijven zoals Samsung, Toshiba, IBM, Hitachi en Motorola zijn betrokken allen bij de ontwikkeling van MRAM.

Quantum Punt RAM (QD RAM)

De Quantum Punt RAM gebruikt 3nm-brede vlekken van semiconduictormateriaal, genoemd quantumpunten, ingebed in een materiële laag van het isoleren en die met een metaalfilm worden behandeld. Deze structuur vormt een serie van transistors, die worden gebruikt om gegevens op te slaan door de staat van elke quantumpunt te veranderen gebruikend een impuls van de millisecondenlaser.

Deze technologie is hoogst belovend, aangezien het lees-schrijf kan bereiken versnelt sneller aan hundres van tijden dan bestaande soorten geheugen, en is ook redelijk gemakkelijk om in bestaande productieprocessen te integreren, aangezien de spaanders nog van silicium kunnen worden geconstrueerd. Er zal uitdagingen in het verhogen van het proces, maar niet in de zelfde mate zoals met het uitvoeren van een totaal nieuw materiaal zoals koolstof nanotubes zijn.

Figuur 3. De Quantum punten zijn uiterst kleine kristallen die enkel een paar honderd atomen bevatten. Het Geheugen dat op quantumpunten wordt gebaseerd kon veel hogere opslagdichtheid bereiken dan bestaande technologieën, en zou een enorm langer leven hebben.

Conclusies

De belangrijkste uitdagingen aan elk van deze technologieën moet hen aan een stadium krijgen waar zij kunnen worden vervaardigd aan een redelijke prijs, bij voorkeur gebruikend minimaal aangepaste exisiting apparatuur. Zij moeten ook met flitsgeheugen op prijs, snelheid en gegevensdichtheid concurreren. In de vijf tot tien jaar het kon vergen om deze nieuwe technologieën aan markt te krijgen, zal de flits ook aanzienlijk vooruitgegaan hebben, zodat zijn de echte eisen ten aanzien van om het even welke nieuwe vervangingstechnologie zeer hoog.

Klik hier voor meer op geheugentechnologieën op AZoNano.

Verwijzingen

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

Last Update: 23. September 2013 12:30

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit