211service.com
Memristor atmiņa ir gatava ražošanai
HP ir sācis testēt jauna veida nepastāvīgās atmiņas paraugus, kuru pamatā ir memristori — shēmas elementi, kas ir daudz mazāki nekā zibatmiņā izmantotie tranzistori. Uzņēmums plāno ieviest pirmo komerciālo memristor atmiņas produktu trīs gadu laikā.
Ilgtermiņa atmiņa: Katrs no baltajiem plankumiem šajā atomu spēka mikroskopijas attēlā ir 50 nanometru diametra memristors.
HP sagaida, ka tās memristor atmiņas tehnoloģijas mērogs būs labāks nekā zibatmiņas tehnoloģija, un cer, ka 2013. gadā piedāvās produktu ar aptuveni 20 gigabaitiem uz kvadrātcentimetru, kas ir divreiz lielāks nekā tobrīd zibspuldze. Pārcelšanās būs svarīgs memristoru izmēģinājumu laukums; šo komponentu uzticamība un veiktspēja, kas pirmo reizi tika ražoti HP laboratorijās 2008. gadā, joprojām lielākoties nav pierādīti.
R. Stens Viljamss , HP vecākais līdzstrādnieks un uzņēmuma informācijas un kvantu sistēmu laboratorijas direktors, saka, ka viņa grupa testē pirmo memristora atmiņas ierīču paraugu partiju, kas izgatavota nezināmā pusvadītāju rūpnīcā. Memristora bloku paraugi tiek veidoti uz standarta 300 milimetru silīcija plāksnēm.
Memristori ir nanomēroga ierīces ar mainīgu pretestību un spēju atcerēties to pretestību, kad strāvas padeve ir izslēgta. HP tos izgatavo, izmantojot parastās litogrāfijas metodes: noliek virkni paralēlu metāla nanovadu, pārklāj vadus ar dažu nanometru biezu titāna dioksīda slāni un pēc tam novieto otru vadu bloku perpendikulāri pirmajam. Punkti, kur vadi krustojas, ir memristori, un katrs var būt apmēram trīs nanometri. Šī šķērsstieņa struktūra ļauj arī ievietot memristorus ļoti blīvos blokos.
Gan zibatmiņas, gan memristora atmiņa ir nepastāvīga, kas nozīmē, ka tās saglabā datus pat tad, ja tiek pārtraukta strāvas padeve. Tomēr Flash ir daži ierobežojumi. Tas var izturēt tikai aptuveni 100 000 datu rakstīšanas ciklu, un, tāpat kā visas ierīces, kuru pamatā ir silīcija tranzistori, tas saskarsies ar fiziskām robežām, jo tas tiks mērogots, lai izveidotu lielākas atmiņas ierīces. Viljamss saka, ka memristora atmiņa laboratorijas testos var izturēt līdz aptuveni miljonam lasīšanas-rakstīšanas ciklu. Mēs varēsim mērogot ātrāk un tālāk nekā zibspuldze, jo memristors ir ļoti vienkārša struktūra, un to var sakraut, saka Viljamss.
Citi pētnieki ir piesardzīgi optimistiski par memristora solījumu. Lai gan silīcija materiāla īpašības ir labi zināmas, Viljamsa memristoru izgatavošanai izmantoto materiālu īpašības – vismaz līdz šim.
Pamati, kāpēc šie metālu oksīdi mainās tā, kā tie notiek, nav labi saprotami, saka Kērts Rihters , Nanoelectronic Device Metrology projekta vadītājs Nacionālajā standartu un tehnoloģiju institūtā (NIST) Gaithersburg, MD. Labāka izpratne par metālu oksīdu pamatīpašībām, ko izmanto memristoru izgatavošanai, būs ļoti svarīga, lai nodrošinātu, ka mikroshēmas ar miljardiem ierīču uzticami darbojas pat 10 gadus.
Tehnoloģijas nodošana ražošanas iekārtām varētu ievērojami palīdzēt aizpildīt šo zināšanu trūkumu. Kad esat ieguvis lielisku spēli, tā ir pilnīgi jauna spēle, saka Dmitrijs Strukovs , elektrotehnikas un datortehnikas profesors Kalifornijas Universitātē Santabarbarā, kurš savā laboratorijā izstrādā memristorus.
Tas varētu arī palīdzēt centieniem izstrādāt memristora loģiskās shēmas, saka Rihters. Memristori ir izraisījuši lielu interesi, jo teorētiski tie spēj darboties, kas ir analogs tam, kas notiek sinapsē cilvēka smadzenēs. Tomēr līdz šim visas memristoru eksperimentālās demonstrācijas ir paveiktas, piespiežot tos uzvesties vairāk kā tranzistoriem. Tā vietā, lai pārslēgtos starp simtiem stāvokļu, šie memristori ir izveidoti, lai pārslēgtos starp diviem stāvokļiem ar augstu un zemu pretestību — digitālo nulli un vienu.
Šonedēļ žurnālā Daba , Viljamss un kolēģi ziņoja par nozīmīgu soli uz priekšu memristora loģikas jomā, izveidojot shēmas, kas spēj izmantot pilnu Būla loģiku. Ķēdes joprojām ir digitālas, taču Viljamss saka, ka viņa komanda ir parādījusi, ka visu, ko var aprēķināt uz silīcija, var izdarīt ar memristoriem un mazākā telpā. Digitālās loģikas demonstrēšana ar ierīcēm ir svarīgs pirmais solis ceļā uz eksotiskāku skaitļošanu, saka Strukovs.
Memristora shēmas, par kurām ziņots Daba spēj arī gan atmiņu, gan loģiku, funkcijas, kuras mūsdienu datoros tiek veiktas atsevišķās ierīcēs. Lielākā daļa šodien aprēķiniem izmantotās enerģijas tiek izmantota datu pārvietošanai starp cieto disku un procesoru, saka Viljamss. Nākotnes ierīce, kuras pamatā ir memristors un kas nodrošina abas funkcijas, varētu ietaupīt daudz enerģijas un palīdzēt datoriem kļūt ātrākiem, pat ja silīcijs sasniedz savas fiziskās robežas.
Tomēr pagaidām uzņēmums strādās, lai pārvarētu iespējamās ražošanas problēmas, kas rodas, izstrādājot memristorus nepastāvīgai atmiņai. Memristori ir pasīvas ierīces, kas jāveido virs tradicionālajiem silīcija tranzistoriem, kas kalpo strāvas ievadīšanai sistēmā. Šī sarežģītība varētu būt šķērslis, saka Pinaki Mazumder , elektrotehnikas un datorzinātņu profesors Mičiganas Universitātē. Viņš saka, ka, ieviešot vairāk [litogrāfijas] masku, tas var negatīvi ietekmēt ražu, jo palielinās kļūdu iespējamība.
Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, Viljamss saka, ka ir pienācis laiks memristoriem paplašināties. Mūsu laboratorijas rezultāti ir labi, un ir pienācis laiks pārbaudīt memristorus.