Gjør raske minnebrikker pålitelige

IBM-forskere har utviklet et programmeringstriks som gjør det mulig å mer pålitelig lagre store mengder data ved hjelp av en lovende ny teknologi kalt faseendringsminne. Selskapet håper å begynne å integrere denne lagringsteknologien i kommersielle produkter, for eksempel servere som behandler data for skyen, om omtrent fem år.

Langtidsminne: Hver celle i denne 200 000-cellers faseendringsminnebrikken kan lagre flere databiter pålitelig over en periode på flere måneder.

I likhet med flashminne, som vanligvis finnes i mobiltelefoner, er faseendringsminne ikke-flyktig. Det betyr at det ikke krever noen strøm for å lagre dataene. Og den kan nås raskt for rask oppstart i datamaskiner og mer effektiv drift generelt. Faseendringsminne har en hastighetsfordel fremfor flash, og Micron og Samsung er i ferd med å bringe ut produkter som vil konkurrere med flash i enkelte mobilapplikasjoner.



Disse første produktene vil bruke minneceller som lagrer en bit hver. Men for at faseendringsminne skal være kostnadskonkurransedyktig for bredere applikasjoner, må det oppnå høyere tetthet ved å lagre flere biter per celle. Større tetthet er nødvendig for at IBM skal nå målet om å utvikle faseendringsminne for høyytelsessystemer som servere som behandler og lagrer Internett-data mye raskere.

IBM-arbeidet som ble annonsert i dag tilbyr en løsning. Tidligere har forskere ikke vært i stand til å lage en enhet som bruker flere biter per celle som fungerer pålitelig over måneder og år. Det er på grunn av egenskapene til faseendringsmaterialene som brukes til å lagre dataene. Forskere ved IBM Research i Zürich har utviklet et programvaretriks som gjør at de kan kompensere for dette.

Hver celle i disse datalagringsarrayene består av en liten flekk av faseendringsmaterialer som er klemt mellom to elektroder. Ved å påføre en spenning over elektrodene, kan materialet byttes til et hvilket som helst antall tilstander langs et kontinuum fra totalt ustrukturert til svært krystallinsk. Minnet leses ut ved å bruke en annen elektrisk puls for å måle motstanden til materialet, som er mye lavere i krystallinsk tilstand.

For å lage multibit-minneceller, valgte IBM-gruppen fire forskjellige nivåer av elektrisk motstand. Problemet er at over tid har elektronene i faseendringscellene en tendens til å drive rundt, og motstanden endres, noe som ødelegger dataene. IBM-gruppen har vist at de kan kode dataene på en slik måte at de når de er lest opp kan korrigere for driftbaserte feil og få de riktige dataene.

IBM-gruppen har vist at feilkorrigerende kode kan brukes til pålitelig å lese ut data fra en 200 000-cellers faseendringsminnegruppe etter en periode på seks måneder. Det er ikke gigabit, som flash, men det er imponerende, sier Erik Pop , professor i elektroteknikk og informatikk ved University of Illinois i Urbana-Champaign. De bruker et smart kodeskjema som ser ut til å forlenge levetiden og påliteligheten til faseendringsminnet.

For kommersielle produkter må denne pålitelighetstidsskalaen komme opp til 10 år, sier Victor Zhirnov, direktør for spesialprosjekter ved Semiconductor Research Corporation . IBM sier det kan komme dit. Elektrisk drift i disse materialene er stort sett problematisk i de første mikrosekunder og minutter etter programmering, sier Harris Pozidis, leder for minne- og probeteknologier ved IBM Research i Zürich. Problemet med drift kan statistisk redegjøres for i IBMs kodeskjema over hvilken tidsramme som er nødvendig, sier Pozidis, fordi det skjer med en kjent hastighet.

Men faseendringsminne vil ikke bli bredt tilpasset før strømforbruket kan kontrolleres, sier Zhirnov. Det tar fortsatt alt for mye energi å snu bitene i disse arrayene. Det er på grunn av måten elektrodene er designet på, og mange forskere jobber med problemet. Denne våren demonstrerte Pops gruppe ved University of Illinois lagringsarrayer som bruker karbon-nanorør for å kode faseendringsminneceller med 100 ganger mindre kraft.

gjemme seg