Krystallinsk hukommelse rammer smørhullet mellem flash og DRAM

Nærbillede af den chip med 64.000 hukommelsesceller, som IBM har testet. Illustration: IBM Research
IBM har fremstillet en hukommelseschip baseret på faseskift i krystallinsk materiale, som er lige så hurtigt og holdbart som DRAM, men kan holde på data uden strøm ligesom flash.

Faseskift i krystallinsk materiale lyder måske som eksotisk snak, men teknologien er nu rykket et betydeligt skridt nærmere en plads i fremtidens computere, efter forskere fra IBM's forskningsafdeling har fremstillet en hukommelseschip, der viser, at teknologien kan måle sig med flash-hukommelse.

IBM har nemlig fremstillet en chip, der bruger faseskift (Phase Change Memory eller PCM), hvor hver hukommelsescelle kan rumme tre bit. Tidligere har teknologien kun været demonstreret med en enkelt bit pr. celle.

Det betyder, at det nu vil være muligt at fremstille hukommelseschip med samme tæthed som NAND flash-hukommelse, og dermed vil faseskifthukommelse have mulighed for at kunne hamle op med flash på prisen.

Forskellige strukturer med forskellige ledningsevner

Faseskifthukommelse udnytter, at visse materialer kan have en amorfisk struktur efter opvarmning til en bestemt temperatur i et bestemt tidsinterval. Ved en anden temperatur vil materialet samle sig i en krystallinsk gitterstruktur efter opvarmning. De to strukturer har forskellige elektriske ledningsevner.

I en hukommelseschip betyder det, at man kan sende en høj eller mellemhøj spænding gennem hukommelsescellen og på den måde ændre materialets struktur, alt efter om man vil sætte værdien til 1 eller 0. Man kan dernæst læse fra cellen ved at sende en lav spænding gennem cellen.

Teknologien bruges også i optiske lagermedier som eksempelvis genskrivbare dvd'er og blu-ray-medier, hvor det dog er en laser, der ændrer den atomare struktur.

Ligesom med moderne typer flash-hukommelse kan man med IBM's seneste resultat gemme information om flere bit i én celle, ved at lade strukturændringen være ufuldstændig, så op til tre bits information kan læses ud fra forskellige spændingsværdier, der afspejler, hvor meget af cellen, der er i gitterstruktur, og hvor meget der er amorfisk.

»Det er en betydelig milepæl at opnå tre bit pr. celle, fordi ved denne tæthed vil prisen på faseskifthukommelse være væsentligt lavere end DRAM og tættere på flash,« udtaler afdelingsleder Haris Pozidis fra IBM's afdeling for forskning i non-volatile hukommelsestyper.

Fordelen ved hukommelse baseret på krystallinsk faseskift er, at det holder på informationen uden konstant tilførsel af en elektrisk spænding i modsætning til DRAM. Til gengæld kan hastighederne for læsning og skrivning måle sig med DRAM.

Celler overskrevet én mio. gange

IBM har også testet holdbarheden ved at overskrive cellerne én million gange. På den baggrund vurderer IBM, at faseskifthukommelse vil kunne holde til 10 millioner overskrivninger. Det er i størrelsesordenen af en faktor 100 i forhold til de mest holdbare typer flash-hukommelse.

Selvom IBM nu har fremvist en chip med 64.000 celler, så er der ikke sat dato for, hvornår denne teknologi rammer markedet.

Der er dog adskillige tegn på, at der er et behov for enten faseskifthukommelse eller én af de øvrige teknologier, der giver mulighed for at arbejde med et lagermedie, der er lige så hurtigt som DRAM, men ikke mister data ved strømtab.

Faseskifthukommelse vil eksempelvis kunne bruges til alle in-memory-beregninger, hvor en hel database vil kunne lagres på et medie, der er lige så hurtigt som arbejdslageret.

I dag findes der flere specielle in-memory-databaser, men de er alle afhængige af sekundære, langsommere lagermedier, da strømmen til RAM kan forsvinde, og data dermed gå tabt.

Ligesom SSD'en og flash-hukommelse har gjort pc'en hurtigere, så vil pc'er og smartphones også kunne bruge faseskifthukommelse som direkte lager, der potentielt kan gøre eksempelvis opstart af systemet endnu hurtigere, fordi faseskifthukommelsen er lige så hurtig som RAM.

Tips og korrekturforslag til denne historie sendes til tip@version2.dk
Kommentarer (0)
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Log ind eller Opret konto for at kommentere