77707

Трёхмерная графитовая память

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

На сделанных сканирующим электронным микроскопом снимках видны графитовая полоска неизменённой ячейки памяти вверху и содержащей бит данных Выход нашли исследователи из Университета Райса Rice University в Хьюстоне которые показали что родственник графена – графит – может быть адаптирован для создания быстрых высокоёмких устройств хранения обладающих преимуществами по сравнению с флэшпамятью которой комплектуется сегодня множество мобильных устройств. Ячейки памяти могут быть расположены в виде вертикальных массивов что в...

Русский

2015-02-05

35.5 KB

0 чел.

трёхмерная графитовая память

18.09.2009 

В течение десятилетий инженеры совершенствовали архитектуру микросхем, наделяя их способностью хранить как можно больше данных в как можно меньшем пространстве. Но вместе с увеличением компактности электронных компонентов внимание учёных всё чаще привлекают альтернативы кремнию, обладающие лучшими характеристиками. Среди них - углерод в форме нанотрубок или графена – двухмерного слоя атомов. Тем не менее, ни одна из этих структур на данный момент не может стать объектом массового производства и быть интегрирована в чипы с использованием существующих технологических процессов.

На сделанных сканирующим электронным микроскопом снимках видны графитовая полоска неизменённой ячейки памяти (вверху) и содержащей бит данных

Выход нашли исследователи из Университета Райса (Rice University) в Хьюстоне, которые показали, что "родственник" графена – графит – может быть адаптирован для создания быстрых, высокоёмких устройств хранения, обладающих преимуществами по сравнению с флэш-памятью, которой комплектуется сегодня множество мобильных устройств. Этот минерал со слоистой структурой, хорошо известный по простым карандашам, возможно разместить на кремнии стандартными технологическими процессами в отличие от нанотрубок и графена. Созданный профессором химии Джеймсом Туром (James Tour) и научным сотрудником Александром Синицким (Alexander Sinitskii) запоминающий элемент из графита схож с флэш-устройствами в части отсутствия движущихся деталей, то есть он также намного надёжнее накопителей на жёстких магнитных дисках. Однако есть и отличия: новая разработка не хранит биты данных в виде электрических зарядов и имеет больший эксплуатационный ресурс. Ячейки памяти могут быть расположены в виде вертикальных массивов, что в практическом плане означает потенциальную возможность хранения в 10 раз большего количества информации в том же объёме.

Инновационная ячейка состоит из слоёв графита, помещённых между двумя электродами. Такая конструкция отличается от элементов флэш-памяти – транзисторов с истоком, стоком и затвором. На последнем и хранится заряд, а в силу принципа его образования ячейка со временем изнашивается. Суть функционирования графитовой памяти несколько отличается. Когда к ячейке приложено определённое напряжение, целостность графитовой полоски нарушается (образуется "трещина"), объясняет Тур. Присутствие или отсутствие целостности воспринимается как 0 или 1 и может быть считано приложением слабого напряжения через электроды. Высокое значение потенциала восстанавливает полоску, стирая бит информации. Учёный отмечает, что не уверен насчёт точного механизма записи, но предполагает формирование под воздействием тока волокнистой структуры в углероде, взаимодействующем с окружающим его кремнием, с характерной электрической "подписью". Двухэлектродная модель графитовой памяти – это именно то свойство, которое позволяет построить трёхмерную ячейку.

Группа исследователей Тура не одинока в желании создать трёхмерную память. Стюарт Паркин (Stuart Parkin) из IBM трудится над так называемой "трековой" памятью (racetrack memory), в которой данные хранятся путём изменения магнитных свойств нанопроводников на кремнии. А SanDisk применяет вертикально ориентированные массивы диодов. В последующие годы будет чрезвычайно важно разработать новый вид запоминающих элементов, считает Тур: "Если не придти в бизнес 3-D памяти в течение пяти лет, можно не рассчитывать попасть на рынок памяти вообще". Работа исследователей Университета Райса привлекла внимание аналитиков. "Концепция интересная и потенциально многообещающая", - говорит Виктор Жирнов (Victor Zhirnov) из Semiconductor Research Corporation. Однако он отмечает, что ещё рано гарантировать будущее технологии ввиду не до конца раскрытого механизма действия. Несмотря на это, производительность ранних прототипов вселяет оптимизм. Скорости записи и чтения сравнимы с сегодняшним поколением флэш-памяти, а рабочие напряжения – ниже. В добавок, технология простирается дальше запоминающих устройств в сектор электронной индустрии, занимающийся программируемыми вентильными матрицами (field-programmable gate arrays, FPGAs). Эти микросхемы адаптируемы для различных задач, но сегодняшние элементы ограничены в количестве реконфигураций. Если бы компоненты между слоями в FPGA соединялись графитовыми линиями, чипы можно было бы перезаписывать практически безграничное количество раз.

Учёные из Университета Райса сотрудничают с начинающей компанией NuPGA, которая собирается использовать графитовую технологию для производства программируемых микросхем. Однако скорых рыночных перспектив ожидать не стоит: как считает Тур, пройдёт по меньшей мере восемь лет до превращения прототипа в готовый продукт.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22100. ГРУППА СВЕРСТНИКОВ КАК ФАКТОР СОЦИАЛИЗАЦИИ. МОЛОДЕЖНАЯ СУБКУЛЬТУРА 50 KB
  В процессе социализации личности группа сверстников выполняет следующие функции: приобщение к культуре и нормам данного общества; научение полоролевому поведению; научение поведению соответствующему этнической религиозной региональной социальной принадлежности членов группы; помощь членам группы в достижении автономии от общества; создание условий для развития самосознания самоопределения а также для самореализации и самоутверждения. Любой класс дифференцируется на подгруппы по разным признакам: социальному расслоению по...
22101. ДЕВИАЦИЯ КАК СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА 306 KB
  Девиантное поведение – один из видов отклоняющегося поведения связанный с нарушением социальных норм и правил поведения. выделил следующие стадии развития отклоняющегося поведения: неодобряемое поведение эпизодические шалости озорство; порицаемое поведение систематические проступки осуждение со стороны воспитателей; девиантное поведение; делинквентное предпреступное поведение; преступное поведение; деструктивное поведение. Девиантные поступки вначале бывают ситуативными спровоцированные обстоятельствами затем изменения в...
22102. Детская беспризорность 37 KB
  Причины Беспризорность вызывается причинами социальноэкономического характера такими как войны революции голод стихийные бедствия и другие изменения условий жизни влекущие за собой сиротство детей. Детская беспризорность в России Гражданская война Резко увеличилось число беспризорных детей после Первой мировой войны и Гражданской войны. В 1919 году образован Государственный совет защиты детей во главе с А.
22103. ТЕОРИИ ДЕВИАЦИЙ 34 KB
  При работе с клиентами в обязанности школьного социального педагога входит: обеспечение педагогической направленности содержания форм методов используемых в ходе работы; изучение медикопсихологопедагогических условий влияющих на личность его интересы потребности; организация социальнопедагогической деятельности в социуме различных видов сотрудничества детей и взрослых; содействие детям и взрослым в решении личных и социальных проблем; предотвращение правонарушений; реабилитация клиентов; представление и защита интересов...
22104. Методы абстрактного синтеза 40 KB
  Задача абстрактного синтеза заключается в составлении таблиц переходов и выходов автоматов по заданным условиям его функционирования представленным в форме регулярных выражений. Построенный по этим таблицам автомат обычно содержит лишние внутренние состояния. На втором этапе производится минимизация количества внутренних состояний заданного автомата. Синтезируемый автомат может быть задан либо как автомат Мура либо как автомат Мили.
22105. Общие правила подчинения мест регулярного выражения 54.5 KB
  Определим вначале внутренние состояния в которые переходит автомат из состояния 0 при подаче на его вход сигнала x1. Следовательно автомат из состояния 0 под действием сигнала x1 переходит в состояние 2. Аналогично сигнал x2 переводит автомат из состояния 0 в состояние 1 т. Отсюда получаем следующую отмеченную таблицу переходов: yg e e e e e e y1 e y2 xj ai 0 1 2 3 4 5 6 7 8 x1 2 2 4 2 6 2 7 7 2 x2 1 1 3 1 5 1 8 8 1 yg E e e y1 e y2 xj ai A0 a1 a2 a3 a4 a5 x1 A1 a2 a3 a4 a4 a1 x2 A0 a0 a0 a5 a5 a0 Из построенной таблицы видно что из...
22107. Структурный синтез конечных автоматов 28 KB
  По таблице переходов автомата определяют к каким группам принадлежат внутренние состояния в которые автомат из данного состояния под воздействием каждой буквы входного алфавита. Эти состояния запишем в виде последовательности букв под каждым из состояний автомата. Например из состояния 0 автомат переходит в состояния 2 3 и 1 которые принадлежат соответственно к следующим группам a b и a. Проводят новое разделение внутренних состояний на группы объединяя в каждой группе состояния отмеченные одинаковой последовательностью букв.
22108. Элементарные автоматы 30.5 KB
  Таблица переходов Т триггера имеет вид: yg 0 1 xj ai 0 1 T=0 0 1 T=1 1 0 Из таблицы переходов видно что Ттриггер обладает полной системой переходов и выходов поскольку для каждой пары состояний 00 01 10 11 имеется входной сигнал обеспечивающий переход из одного состояния в другое. На практике более удобно вместо отмеченных таблиц переходов пользоваться так называемыми матрицами переходов элементарных автоматов. Матрица переходов определяет значения сигналов на входах элементарного автомата обеспечивающие каждый их четырех...