A era da memória flash é antecipado para correr para fora de estrada na década de 2020 e as tecnologias mais recentes que envolvem resistência e spin do elétron estão preparados para assumir, proporcionando maior capacidade, maior velocidade e endereçamento de DRAM de estilo.
Algumas pessoas perguntam se uma dessas novas tecnologias poderia realmente unificar memória dinâmica (RAM) e memórias não voláteis em uma única tecnologia de memória universal.
Isso parece muito forçado no momento; apenas encontrar um sucessor de trabalho para NAND parece conquista o suficiente.
Das empresas de sistemas de TI só IBM e HP estão envolvidos em áreas de investigação fundamentais que produziram avanços na área de pós-NAND. Os operadores de fundição de flash, como Samsung, Toshiba e Micron, estão mais interessados em estender a vida de NAND e seus investimentos em processos de produtos NAND do que em substituí-lo por outra coisa.
Eles não podem ignorá-lo, no entanto. Micron desenvolveu memória de mudança de fase (PCM) e tem vindo a fabricar o produto até recentemente. Toshiba examinou STT-RAM e Samsung tem lidado com STT-RAM também.
Memória flash NAND é uma tecnologia ímpar. É não-volátil, é claro, como uma fita e disco, mas não é endereçável por byte. Ao contrário de disco ou fita que tem que ser escrito em blocos de bytes de cada vez, com cada byte de entrar em uma célula.
Ele também tem de ter blocos esvaziada ou excluídos antes de dados fresco é escrito para eles, o que significa que um ciclo de escrita envolve dois processos. Lê são processos individuais.
Como NAND tecnologia de semicondutores, chega ao fim do seu processo de encolher estrada, com células tornando-se progressivamente mais e de curta duração abaixo 10nm em tamanho passível de erro, as tecnologias alternativas de pós-NAND estão sendo examinados para ver se eles podem entregar o aumento da densidade ( capacidade) que é necessário sem levar desvantagens de NAND.
Os usuários sempre vai querer mais capacidade e mais velocidade, e serão necessárias tecnologias de pós-NAND. Dois ou três anos atrás, pensava-se que o futuro pós-NAND ia chegar rapidamente, mas TLC (células de três camadas) e tecnologia NAND 3D está empurrando para trás o fim da era NAND para a década de 2020.
Engenheiros de pesquisa estão se concentrando em tecnologias que são byte-endereçável e não volátil, e também mais rápido do que acessar NAND, aproximando-os de DRAM em endereçamento e velocidade.
Em vez de memória sendo dados voláteis e, portanto, necessitam de uma infra-estrutura de armazenamento persistente separado (flash, disco e fita), a memória vai ser não-volátil. Isto implicará mudanças de software do sistema profundas para que os sistemas podem utilizar plenamente esta "memória de armazenamento".
Existem três principais eixos de desenvolvimento pós-NAND: memória de mudança de fase (PCM), RAM resistiva (RRAM) e transferência de spin torque de RAM (STT-RAM).
Memória de mudança de fase
PCM envolve a utilização de electricidade para mudar o estado de um material de vidro calcogeneto a partir de poli-cristalino para amorfo, alterando a sua resistência.
A corrente eléctrica aplicada ao material aquece. Se, em seguida, é arrefecida rapidamente a calcogeneto torna-se poli-cristalino na sua estrutura. Uma taxa mais lenta de perda de calor significa que tem uma estrutura amorfa com nível de resistência mais alta
Ambos Micron e IBM estão envolvidos na investigação PCM, com a IBM a construção de um híbrido cartão PCM / NAND . HGST também demonstrou um produto de armazenamento PCM entrega de três milhões de IOPS e uma latência de 1,5 microssegundos leitura.
Micron PCM diagrama
Fabricante PCM Micron diz PCM é uma das várias tecnologias de memória emergentes está investindo. Em 2012, foi o transporte do produto PCM a Nokia para uso em smartphones Asha. Os chips armazenados 1Gb, foram construídos com um processo de 45nm e tinha uma resistência superior a 100.000 ciclos de escrita.
Muita coisa mudou desde então, no entanto, particularmente em perspectivas NAND com TLC e 3D conceitos. Consequentemente Micron retirou o seu produto PCM do mercado, uma vez que desenvolve um novo processo com um menor custo por bit, menor necessidade de energia e melhor desempenho.
Memristor
HP revelou o Memristor em 2008, posicionando-o como um quarto circuito básico elétrica ao lado do capacitor, resistor e indutor.
Memristor células são construídos a partir de duas camadas de um semicondutor, dióxido de titânio. Uma camada inclui pequenas "vacâncias de oxigênio" e o segundo não. A camada com as vagas é condutora; o outro não é e a sua resistência é muito, muito maior.
Através do envio de uma voltagem através do dispositivo, as vagas podem ser movidos a partir de uma camada para a outra, onde permanecem e alterar a resistência da célula, dando switchability binário.
Esta tecnologia, difícil de productise e visto em alguns setores, como sempre apenas dois anos de produção, é um dos pilares do desenvolvimento "Máquina" da HP, junto com fotônicos de silício, um novo sistema operacional e chips especializados.
Várias coisas se combinam para reduzir o impacto específico sobre a área de memória que a tecnologia Memristor parece provável que tenha.
Em primeiro lugar, a HP está tratando sua Memristor como uma tecnologia proprietária para ser usado em seu próprio hardware proprietário. Além disso, nenhum dos principais operadores de fundição de flash estão envolvidos no desenvolvimento Memristor, tanto quanto sabemos. Hynix, um segundo operador camada de fundição, foi envolvido.
Em terceiro lugar, Memristor agora é geralmente visto como uma RAM resistiva (RRAM) variante e não como uma variante de memória não-volátil distintamente diferente.
Resistiva RAM
Como PCM, RRAM usa diferentes níveis de resistência para sinalizar um binário 1 ou 0, mas sem material de mudança de fase do estado. RRAM geralmente é construído com filmes de óxido fina e usos aplicadas tensões para alterar os níveis de resistência de alto a baixo e vice-versa.
IBM e Crocus Tecnologia têm trabalhado em seu conceito RAM magneto-resistiva. Unity Semiconductor teve sua tecnologia CMOx. As barras de tejadilho é outra empresa envolvida no desenvolvimento do produto.
Crossbar RRAM
Tem RRAM 3D tecnologia e pensa que pode construir um 1TB - sim, B para byte - chips. O seu chip RRAM primeiro standalone chegará 1TB por dado, no entanto. Esta deve ter uma capacidade de 100.000 ciclo de gravação.
Dizem-nos que vai ser byte-endereçável para o mercado incorporado mas página endereçável, com páginas de 1 KB, para o mercado de armazenamento. Crossbar nos diz o seu processo pode escalar abaixo da área de 16nm que está vindo a ser visto como a linha inferior da NAND.
A tecnologia baseia-se numa camada de comutação de silício amorfo, utilizando metal movimento iónico.
Arquitetura da barra é descrita como 1TnR, ou seja, um único transistor unidades "n" células de memória resistiva. Crossbar diz que esta permite o armazenamento de estado sólido muito de alta capacidade.
Em comparação PCM tem arquitetura a1T1R com um transistor de condução de uma única célula, ou seja, de menor densidade morre de acordo com a barra.
Memristors usar o fenômeno vacância de oxigênio e isso normalmente requer eletrodos de metais nobres, como platina. A empresa diz que estes são difíceis de integrar em um processo de fabricação e afirma íons metálicos são mais confiável controlada do que vacâncias de oxigênio.
Ele acrescenta que a tecnologia Memristor normalmente tem que ter um óxido não-estequiométrico complexo para comutação baseada em vacância de oxigênio e é difícil de replicar. O seu próprio silício amorfo não requer controle estequiométrico apertado e é fácil de replicar.
Crossbar também uma parceria com um operador de fundição para produzir em massa seus chips RRAM, ou seja, nenhum dos principais operadores de memória ou flash de fundição ainda decidiu ir com tecnologia RRAM.
De transferência de spin torque de RAM (STT-RAM)
Esta é a terceira tecnologia pós-NAND geralmente reconhecido. Samsung e Toshiba têm atuado nesta área.
Normalmente, uma corrente elétrica não é spin-polarizados, como metade de seus elétrons são classificados como spin-up e metade como spin-down. Isto pode ser alterado por passagem de uma corrente através de uma camada magnética espessa para que ele tenha mais electrões do que spin-spin-se para baixo ou vice-versa.
Em seguida, as transferências correntes spin-polarizada sua direcção de rotação de um elemento magnético do qual a direcção de magnetismo significa um binário um ou zero.
Spin tecnologias de transferência, uma startup que trabalha no campo, chama seu MRAM tecnologia. Ele levantou US $ 70 milhões em outubro de 2014 a financiar o desenvolvimento contínuo, que começou com uma rodada de financiamento de US $ 36 milhões em fevereiro de 2012. O financiamento total é, portanto, $ 106 milhões - dinheiro sério para apenas duas rodadas.
Samsung também teve um envolvimento em STT-RAM em 2011, quando comprou um desenvolvedor de tecnologia chamada Grandis.
Qual é o resultad?
No momento, é evidente que nenhum grande fundição de flash ainda colocar seu peso por trás de uma única tecnologia de pós-NAND. Isso, na opinião do El Reg, é por causa de duas coisas.
Em primeiro lugar, nenhuma tecnologia de execução clara frente surgiu, com PCM, RRAM e STT-RAM que goza do estatuto mais ou menos igual. Enquanto startups como a Barra de Apoio e de tecnologias de transferência de spin estão despejando suas energias para seus próprios desenvolvimentos, os operadores de fundição de flash ver tecnologias de pós-NAND como algo a ser deixado em segundo plano.
Eles estão se concentrando em empurrar densidade NAND superior através das iniciativas em 3D e TLC, enquanto reduz a latência movendo para NVMe e, possivelmente, as interfaces flashDIMM. Eles não vêem necessidade premente de desenvolver mais nada até mais perto da década de 2020.
Um consultor respeitado nesta área, Jim Handy de Objective Analysis, diz: "Eu vejo 2023 como o ano em que RRAM ou alguma tecnologia concorrente irá deslocar flash ou DRAM tecnologias estabelecidas estará conosco por algum tempo..
"Até então, todas as outras tecnologias que estão competindo para substituir DRAM e flash será relegado a nichos."
Nichos, mas não riquezas para startups de tecnologia pós-NAND, então, pelo menos para os próximos oito anos ou mais.
Até então chips de memória flash será ser empurrado para cima, adicionando camadas e camadas de células para aumentar a capacidade, com TLC fornecendo um impulso capacidade extra quando necessário.
Não há ainda nenhuma necessidade geral para qualquer software de sistema de assimilar conceitos de memória pós-NAND. Os desenvolvedores podem respirar suspiros de alívio para o momento. ®
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