Мемристоры: прорыв в компьютерной памяти
Ученые из лабораторий Hewlett-Packard добились прогресса в разработке технологии памяти следующего поколения — мемристоров. Некоторые рассматривают их как потенциальную замену нынешним широко используемым флеш- и микросхемам оперативной памяти типа DRAM.
Сообщается, что исследователи выяснили, какие основные химические реакции и физические видоизменения структур происходят в мемристоре во время его электрической работы. До этого момента, пусть даже функционирующие мемристоры и были созданы, никто не знал со всей точностью, что происходит в этих структурах на наноуровне. И если уже тогда HP уверенно заявляла о готовности коммерциализировать технологию, новое открытие позволит существенно улучшить производительность мемристоров.
Впервые мемристоры были теоретически описаны в 1971 году профессором Леоном Чуа из Калифорнийского университета в Беркли. На тот момент было известно о трех основных элементах электрических схем — резисторе, конденсаторе и индукторе. Десятилетия спустя было доказано существование мемристоров, а также то, что их можно заставить переключаться вперед-назад между двумя и большим числом уровней электрического сопротивления, фактически обретая форму нулей и единиц в цифровых вычислениях.
Да, ученые понимали, что процесс переключения имеет место, но изучить его оказалось невероятно трудно ввиду крошечных размеров мемристоров. Для этого сотрудникам HP пришлось воспользоваться точно фокусируемыми рентгеновскими лучами для исследования канала шириной 100 нм — именно в нем происходит переключение сопротивления. По итогам было показано, какие химические и структурные изменения протекают в искомом канале — теперь лучше понятно, как вообще работает мемристор.
Тип памяти, которая может быть создана на базе мемристоров, называется ReRAM. Речь идет об энергонезависимом хранении данных, то есть информация не пропадает при отключении подачи электроэнергии. Подготовленные по 15-нм техпроцессу и четырехуровневому дизайну образцы располагают плотностью хранения данных в 12 Гбайт на квадратный сантиметр.
Есть мнение, что коммерческое воплощение мемристорной технологии произойдет к середине 2013 года.
Будущее флеш-памяти и оперативной DRAM-памяти уже предрешено: в попытках разместить большее число ячеек на той же площади приходится сталкиваться с физическими ограничениями. И, например, флеш-микросхемам осталось пройти одно-два поколения в ходе миниатюризации технологических процессов, чтобы вплотную подойти к барьеру, дальше которого производство попросту невозможно. У DRAM-памяти есть чуть больше времени. Следует напомнить, что производители обычно удерживают каждую генерацию техпроцесса на протяжении 18-24 месяцев — соответственно, флеш-памяти, при соблюдении нынешних темпов техногенной эволюции, осталось жить где-то 4-5 лет.
© СОТОВИК