Nauka

Crossbar ReRAM: recepta na niedostatki technologii NAND Flash

Opracowana dzięki technologiom Uniwersytetu Michigan pamięć ReRAM jest 20 razy wydajniejsza niż NAND Flash, 10 razy trwalsza. I niesamowicie pojemna.

Z pewnością ten wynalazek, jeśli tak można określić wersję pamięci ReRAM opracowaną przez startup Crossbar z Santa-Clara, w magiczny sposób nie rozwiąże wszelkich problemów, które trapią konstruktorów pamięci Flash. Jednak relatywnie wysoka trwałość, jak i wydajność pamięci, przy znacznie większej gęstości zapisu niż w pamięciach NAND Flash (pojedynczy chip może mieć nawet 1 TB pojemności), każe nam upatrywać w nich ciekawą alternatywę dla tradycyjnych dysków SSD i pamięci Flash stosowanych w urządzeniach mobilnych.

Walka o upowszechnienie technologii Flash w branży komputerowej zmusiła producentów pamięci masowej do sięgania po coraz pojemniejsze i tańsze technologie. I tak drogie pamięci wykorzystujące pojedynczą komórkę NAND (SLC) zastąpiły pamięci MLC, a teraz zagraża nam widmo technologii TLC. Widmo, bo każdy wie, co wiąże się ze wzrostem liczby komórek w pamięci NAND Flash. Spadek jej żywotności do poziomu, który zaczyna niepokoić. Również zmniejszający się stale proces produkcyjny negatywnie wpływa na trwałość tych nośników.


Czym kusi Crossbar ReRAM? Duża pojemność, niska cena, 20 razy większa wydajność, tyle samo mniejsze zużycie energii. Pojemność chipów sięgająca nawet 1 TB.

Technologia ReRAM jest upatrywana na następcę technologii NAND Flash już od dawna. Pojawiły się też propozycje połączenia obu technologii. Dotychczas szumne zapowiedzi nie przekładały się na realne efekty.

Czy dzięki Crossbar ReRAM ta technologia pokona barierę niechęci producentów, a przede wszystkim stanie się faktycznie opłacalna w produkcji? George Minassian (CEO Crossbar) jest tego pewien. Zapowiada, że pamięć Crossbar ReRAM jest „łatwa w produkcji i tania w komercjalizacji” podobnie jak łatwa jest „jej integracja z procesem produkcyjnym układów SOC”. Tylko czy tego przypadkiem już nie przerabialiśmy?


Pamięć Crossbar RRAM wykorzystuje nanotechnologię. W amorficznym krzemie pomiędzy elektrodami (formuła kanapki), po przyłożeniu  napięcia powstają przewodzące włókna (następuje przełączenie). Technologia może być rozszerzona na struktury wielowarstwowe. Bardzo pożądaną cechą jest duża różnica rezystancji dla komórek w stanie włączonym i wyłączonym (Ron/Roff > 1000).  

Technologia Crossbar ReRAM osiągnęła fazę działającego prototypu. W przeciwieństwie do NAND, w takiej pamięci nie trzeba wymazywać zawartości komórki przed zapisaniem nowych danych, co oszczędza cenne cykle zapis/kasowanie.

Wytrzymałość pamięci Crossbar ReRAM nawet bez powyższej korzyści jest bardzo duża. Milion cykli zapis/kasowanie to wartość porównywalna z najdroższymi obecnie nośnikami NAND SLC. Nowy typ pamięci ma tu jednak przewagę, gdyż nawet w przypadku konfiguracji NAND MLC nie mamy uszczerbku na trwałości nośnika. Na dodatek technologię MLC można w Crossbar ReRAM stosować wielowarstwowo.

Crossbar zakłada, że w ten sposób możliwe będzie upchanie aż 1 TB danych w chipie o powierzchni 200 mm2 (technologia może się skalować do 5 nm). A to oznacza, że specyfikacja kart SDXC, która przewiduje do 2 TB pojemności, byłaby w zasięgu producentów. To jednak, podobnie jak specyfikacja, teoretyczne założenia.

Prototyp na razie podwaja gęstość zapisu w porównaniu z pamięcią NAND Flash (technologia 25 nm). To już spory zysk, zważywszy na inne zalety Crossbar ReRAM.


W czym ReRAM jest lepszy on NAND? Praktycznie we wszystkim. Szybkości odczytu, zapisu, trwałości zapisu i odporności na wysokie temperatury. Jest energooszczędny, pozwala na losowy odczyt, zapewnia bezpieczeństwo, gwarantuje wysoką wytrzymałość komórek i pojemność.

Ich lista budzi optymizm. Oby jednak nie złudny. Dla racjonalnie myślącego obserwatora rynku IT to zbyt wiele, aby uwierzyć firmie Crossbar jedynie na słowo. Nawet gdy stoją za nim realne wyniki badań naukowych. Zanim odtrąbimy sukces trzeba jeszcze poczekać. Crossbar nie musi zresztą być pierwszym, który doprowadzi wszystko do szczęśliwego końca. Bo kto powiedział, że technologia NAND ma tylko jedno życie? Zaprzeczeniem tej tezy jest rozpoczęta przez Samsunga produkcja pamięci 3D Vertical NAND (V-NAND), które wykorzystują wielowarstwową strukturę.

Samsung 3D V-NAND
Pierwszy chip 3D V-NAND mieści 128 gigabitów danych.

Zastosowano w nich technologię 3D Charge Trap Flash. Zamiast pływającej bramki zastosowano komorę z nieprzewodzącą warstwą składającą się z azotku krzemu. Poprawiona została stabilność zapisu (od 2 do 10 razy) i szybkość zapisu (2 razy). Pamięci są już masowo produkowane. Czyżby metoda małych kroczków znów zatriumfowała?

Źródło: Crossbar, Samsung

Komentarze

6
Zaloguj się, aby skomentować
avatar
Komentowanie dostępne jest tylko dla zarejestrowanych użytkowników serwisu.
  • avatar
    Konto usunięte
    5
    Jasne jasne, za rok pewnie już nigdy o tym nie usłyszymy.
    • avatar
      Maxdamage
      2
      Inne firmy porobia ich jak rambusa, a oni zgorzkniali tak jak rambus zmienia sie w trolla patentowego.
      • avatar
        AndreoKomp
        2
        Ja bym tej firmie radził wyprodukowanie własnego produktu np. dysku SSD. Wyprodukowanie potrzebnego kontrolera mogłaby zlecić np. Samsungowi jeśli nie czuje się na siłach. Jak te pamięci są takie jak opisuje producent, to taki dysk byłby przełomem w dyskach SSD. Na razie dyski SSD słabo się rozwijają przez ograniczenia pamięci flash. Zmniejszanie procesu technologicznego kosztem spadku trwałości oraz wprowadzanie takich pamięci jak TLC dla mnie rozwojem nie jest. Jak skupią się tylko na dostarczaniu innym producentom tych pamięci to może faktycznie być lipa.
        • avatar
          Ruter19
          0
          JA juz w 2011 widziałem karte micro SD o pojemnosci 2 Tera bajtow ale wiadomo ze zanim to bedzie dostepne w sklepach to mini pewnie ladnych pare lat a teraz pewnie wojsko sie cieszy tym wynalazkiem :)
          • avatar
            Konto usunięte
            0
            Na pamięciach i dyskach różnego rodzaju to ja się nie znam tak za bardzo (zielony nie jeste ale też nie jeste alfą i omegą w tej kwestii) ale z tego co czytałem wynika że wszystko piknie ładnie może jeszcze 10 TB SSD ?! Tylko na ile to starczy ? 10 TB SSD OK, 10 TB SSD który się zużywa w miesiąc bo ma 500 operacji R/W … nie OK.
            • avatar
              Konto usunięte
              0
              a co z pamięciami MRAM ?