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

45463. Алгоритм функционирования экспертной системы на имитационном принципе 88 KB
  При построении системы понятий с помощью метода локального представления эксперта просят разбить задачу на подзадачи для перечисления целевых состояний и описания общих категорий цели. Полученные значения могут служить критерием для классификации всех элементов данных и таким образом для формирования системы понятий. Текстологический метод формирования системы понятий заключается в том что эксперту дается задание выписать из руководств книг по специальности некоторые элементы представляющие собой единицы смысловой информации.
45464. Системы базисных функций 457.5 KB
  Системы базисных функций Один и тот же сигнал может быть разложен по различным СБФ или что одно и то же рассмотрен в различных системах координат. Системы единичных функций. Система таких функций будет полна для любого непрерывного сигнала при Dt 0 и N . Система функций {ut} является полной ортогональной системой.
45465. Модели сигналов 296.5 KB
  Модели сигналов Результаты обработки информации существенно зависят от выбора рациональной модели анализируемого сигнала. Первые модели сигналов выражаются аналитическим описанием непосредственно самого изучаемого колебания или функции а вторые описываются теми или иными вероятностными характеристиками и используются при анализе случайных процессов. Отличительная особенность таких моделей сигналов состоит в том что по их параметрам можно однозначно восстановить сигнал с заданной точностью по выбранному критерию. Детерминированные модели...
45466. Основные этапы построения АСУТП 144 KB
  БПАК – блок преобразования аналогового сигнала в код АЦП и фильтрации. На выходе факторная величина код ФВ. БПП – блок подтверждения представительности – анализ полученного кода в рабочий код Z. Общая схема систем На выходе ИК могут находиться сырой код либо обработанное значение.
45467. Решение задач идентификации, фильтрации, оптимального управления и других связано с математическими зависимостями - уравнениями 20 KB
  Методы решения дифференциальных уравнений: метод Эйлера метод РунгеКутта Погрешности: механические погрешность линии связи погрешность инструментов алгоритмическая погрешность погрешность внешних воздействий.
45468. Эффективное управление технологических процессов с использованием методов теории автоматического управления (ТАУ) 105.5 KB
  Однако различие методов идентификации этим не исчерпывается. Методы идентификации технологических процессов различаются кроме того в зависимости от наличия той или иной априорной информации о процессе а также делятся на активные и пассивные. Активные методы идентификации основаны на проведении специальных заранее спланированных экспериментов позволяющих проводить целенаправленное изучение исследуемых свойств процесса. Как показывает опыт пассивные методы идентификации технологических процессов на действующих производствах с экономической...
45470. Информационно-измерительные системы и АСУТП 238 KB
  Помехи в системах связи ИВС. Помехи в системах связи ИВС Материал из Пермский Студенческий Портал. Перейти к: навигация поиск Помехи в системах связи ИВС.3 По соотношению ширины спектра сигнала и помехи 1.
45471. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ЗАДАЧИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ 47 KB
  Для любой технологии могут быть выделены цель предмет и средства. Целью технологии в промышленном производстве является повышение качества продукции сокращение сроков ее изготовления и снижение себестоимости. Методология любой технологии включает в себя: декомпозицию производственного процесса на отдельные взаимосвязанные и подчиненные составляющие стадии этапы фазы операции; реализацию определенной последовательности выполнения операций фаз этапов и стадий производственного процесса в соответствии с целью технологии;...