Скорость работы памяти на фазовых переходах достигла рекордного значения

Энергонезависимая компьютерная память, работающая на основе эффекта фазовых переходов (phase-change memory, PCM или PRAM), разрабатывается уже достаточно давно. К примеру, компания Samsung уже пробовала использовать такой тип памяти в некоторых моделях своих смартфонов, но в любом случае, плотность хранения информации и скорость записи в PCM-память сопоставимы с аналогичными характеристиками Flash-памяти. Группе ученых из Кембриджского университета, применим метод предварительной организации атомов активного вещества PCM-памяти, удалось сократить время записи информации до значения, не превышающего одну наносекунду.

Память на эффекте фазовых переходов хранит информацию на кристалле из специального вещества, обычно это сплав германия, сурьмы и теллура (Ge2Sb2Te5 или GST). Проходящий импульс электрического тока заставляет кристалл сплава разогреться до определенной температуры, при которой атомы формируют упорядоченную кристаллическую решетку.

Импульс тока с другими электрическими и временными характеристиками может возвратить структуру сплава назад в хаотическое состояние. С помощью измерительных цепей определяется сопротивление кристалла, которое имеет меньшее значение при упорядоченной кристаллической структуре. Это сопротивление определяет значение логической 1 или 0 бита информации, записанной в кристалле, который выступает в качестве одной ячейки памяти.

Наиболее широко используемые для PCM-памяти материалы имеют достаточно высокую теплоемкость, и как следствие, высокую инерционность. Поэтому время фазового перехода и кристаллизации достаточно длительно, оно обычно гораздо длиннее тех наносекунд, которые могут сделать PCM-память сопоставимой по скорости с динамической памятью. Так же эти материалы являются аморфными и самопроизвольно кристаллизуются при низкой температуре, постепенно утрачивая записанную в них информацию в течение длительного времени.

Ученым из Кембриджа, под руководством Стивена Элиота (Stephen Elliott) удалось искусственно «стимулировать» кристаллы материала Ge2Sb2Te5, снизив время кристаллизации до рекордно низкого значения. Этим стимулом стала предварительная организация атомов кристалла Ge2Sb2Te5, которая производилась воздействием слабого электрического поля. Ученые взяли крошечный цилиндр из GST, диаметром всего 50 нанометров. Этот цилиндр был зажат между двумя титановыми электродами, на которые подавался «разогревающий» потенциал в 0.3 В.

Электрический импульс, напряжением в 1 В и длительностью 500 пикосекунд, приводил к почти моментальной кристаллизации материала цилиндра. Достигнутое значение времени кристаллизации в десятки раз превышает время кристаллизации традиционных германий-теллуровых сплавов.

С полученной скоростью записи, уже сопоставимой со скоростью динамической памяти, повсеместно используемой в современных компьютерах, новая PCM-память может стать основой вычислительных систем будущего, которые будут готовы к работе моментально после включения.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (9 votes)
Источник(и):

1. kurzweilai.net

2. DailyTechInfo