ذاكرة تغيير الطور

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
أنواع ذاكرة الكمبيوتر وتخزين البيانات
عام
متقلب
كبش
تاريخي
غير متطاير
ذاكرة للقراءة فقط
ذاكرة الوصول العشوائي غير القابلة للتحويل
ذاكرة NVRAM في مرحلة مبكرة
التسجيل التناظري
Optical
In development
Historical
  • v
  • t
  • e

ذاكرة تغيير الطور (المعروفة أيضًا باسم PCM و PCME و PRAM و PCRAM و OUM ( الذاكرة الموحدة البيضاوية ) و C-RAM أو CRAM ( ذاكرة الوصول العشوائي الكالكوجينية )) هي نوع من ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة . تستغل PRAMs السلوك الفريد لزجاج الكالكوجينيد . في PCM، تُستخدم الحرارة الناتجة عن مرور تيار كهربائي عبر عنصر تسخين مصنوع عمومًا من نتريد التيتانيوم إما لتسخين الزجاج وإخماده بسرعة، مما يجعله غير متبلور ، أو لإبقائه في نطاق درجة حرارة التبلور لبعض الوقت، وبالتالي تحويله إلى حالة بلورية . [1] تتمتع PCM أيضًا بالقدرة على تحقيق عدد من الحالات الوسيطة المتميزة، وبالتالي القدرة على الاحتفاظ ببتات متعددة في خلية واحدة، [2] ولكن الصعوبات في برمجة الخلايا بهذه الطريقة منعت تنفيذ هذه القدرات في تقنيات أخرى (أبرزها ذاكرة الفلاش ) بنفس القدرة.

وقد اتجهت الأبحاث الحديثة حول ذاكرة تغيير الطور (PCM) نحو محاولة إيجاد بدائل مادية قابلة للتطبيق لمادة تغيير الطور Ge 2 Sb 2 Te 5 (GST)، مع نجاح متفاوت. وركزت أبحاث أخرى على تطوير شبكة فائقة من Ge Te – Sb 2 Te 3 لتحقيق تغييرات طورية غير حرارية عن طريق تغيير حالة التنسيق لذرات الجرمانيوم بنبضة ليزر . وقد حققت ذاكرة تغيير الطور البينية الجديدة (IPCM) العديد من النجاحات وتستمر في كونها موقعًا للعديد من الأبحاث النشطة. [3]

زعم ليون تشوا أن جميع الأجهزة ذات الذاكرة غير المتطايرة ذات الطرفين، بما في ذلك PCM، يجب اعتبارها مقاومات ذاكرة . [4] كما زعم ستان ويليامز من HP Labs أنه يجب اعتبار PCM مقاومات ذاكرة. [5] ومع ذلك، فقد تم الطعن في هذا المصطلح، كما أن إمكانية تطبيق نظرية المقاومات الذاكرة على أي جهاز قابل للتطبيق فعليًا أمر مفتوح للتساؤل. [6] [7]

خلفية

في ستينيات القرن العشرين، استكشف ستانفورد ر. أوفشينسكي من شركة Energy Conversion Devices لأول مرة خصائص زجاج الكالكوجينيد كتكنولوجيا ذاكرة محتملة. في عام 1969، نشر تشارلز سي أطروحة في جامعة ولاية آيوا وصفت وأثبتت جدوى جهاز ذاكرة تغيير الطور من خلال دمج فيلم الكالكوجينيد مع مجموعة من الصمامات الثنائية . [8] [9] أثبتت دراسة سينمائية في عام 1970 أن آلية ذاكرة تغيير الطور في زجاج الكالكوجينيد تنطوي على نمو خيوط بلورية مستحثة بالمجال الكهربائي . [10] [11] في عدد سبتمبر 1970 من مجلة Electronics ، نشر جوردون مور ، المؤسس المشارك لشركة Intel ، مقالاً عن التكنولوجيا. [12] ومع ذلك، منعت مشكلات جودة المواد واستهلاك الطاقة تسويق التكنولوجيا. وفي الآونة الأخيرة، استؤنف الاهتمام والبحث حيث من المتوقع أن تواجه تقنيات ذاكرة الفلاش و DRAM صعوبات في التوسع مع انكماش الطباعة الحجرية للرقائق . [13]

تختلف قيم المقاومة الكهربائية للحالات البلورية وغير المتبلورة لزجاج الكالكوجينيد بشكل كبير . تمثل الحالة غير المتبلورة عالية المقاومة قيمة ثنائية 0 ، بينما تمثل الحالة البلورية منخفضة المقاومة قيمة 1. [ بحاجة لمصدر ] الكالكوجينيد هو نفس المادة المستخدمة في الوسائط البصرية القابلة لإعادة الكتابة (مثل أقراص CD-RW و DVD-RW ). في هذه الحالات، يتم التلاعب بالخصائص البصرية للمادة، بدلاً من مقاومتها الكهربائية، حيث يتغير معامل الانكسار للكالكوجينيد أيضًا مع حالة المادة.

على الرغم من أن PRAM لم يصل بعد إلى مرحلة التسويق للأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، فإن جميع الأجهزة النموذجية تقريبًا تستخدم سبيكة كالكوجينيد من الجرمانيوم (Ge) والأنتيمون (Sb) والتيلوريوم (Te) تسمى GeSbTe (GST). النسبة المئوية ، أو نسبة عنصر Ge:Sb:Te، هي 2:2:5 في GST. عندما يتم تسخين GST إلى درجة حرارة عالية (أكثر من 600 درجة مئوية)، تفقد بلورية الكالكوجينيد. بمجرد تبريده، يتم تجميده في حالة تشبه الزجاج غير المتبلور [14] ومقاومته الكهربائية عالية. عن طريق تسخين الكالكوجينيد إلى درجة حرارة أعلى من نقطة التبلور ، ولكن أقل من نقطة الانصهار ، فإنه سيتحول إلى حالة بلورية بمقاومة أقل بكثير. يعتمد الوقت اللازم لإكمال هذا التحول الطوري على درجة الحرارة. تستغرق الأجزاء الأكثر برودة من الكالكوجينيد وقتًا أطول للتبلور، وقد يتم إعادة صهر الأجزاء الساخنة جدًا. يُستخدم عادةً مقياس زمني للتبلور في حدود 100  نانوثانية . [15] وهذا أطول من أجهزة الذاكرة المتطايرة التقليدية مثل ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية الحديثة ، والتي تتمتع بوقت تبديل في حدود نانوثانية. ومع ذلك، يشير طلب براءة اختراع لشركة سامسونج للإلكترونيات في يناير 2006 إلى أن ذاكرة الوصول العشوائي المتطايرة قد تحقق أوقات تبديل في سرعة تصل إلى خمسة نانوثانية.

سمح التقدم الذي أحرزته شركة إنتل وشركة إس تي ميكروإلكترونيكس في عام 2008 بالتحكم في حالة المادة بعناية أكبر، مما يسمح بتحويلها إلى واحدة من أربع حالات مميزة: الحالات غير المتبلورة أو البلورية السابقة، إلى جانب حالتين بلوريتين جزئيًا جديدتين. تتمتع كل من هذه الحالات بخصائص كهربائية مختلفة يمكن قياسها أثناء القراءة، مما يسمح لخلية واحدة بتمثيل بتين ، مما يضاعف كثافة الذاكرة . [16]

الألومنيوم/الأنتيمون

تُشكل أجهزة ذاكرة تغيير الطور القائمة على الجرمانيوم والأنتيمون والتيلوريوم تحديات تصنيعية، حيث يمكن أن يؤدي حفر وتلميع المادة باستخدام الكالكوجينات إلى تغيير تركيب المادة. تتمتع المواد القائمة على الألومنيوم والأنتيمون بثبات حراري أكبر من GeSbTe . يحتوي Al 50 Sb 50 على ثلاثة مستويات مقاومة مميزة ، مما يوفر إمكانية تخزين ثلاثة بتات من البيانات في خليتين بدلاً من اثنتين (تسع حالات ممكنة لزوج الخلايا، باستخدام ثماني من هذه الحالات ينتج log 2  8 = 3 بت). [17] [18]

مقطع عرضي لخليتي ذاكرة PRAM. إحدى الخليتين في حالة بلورية ذات مقاومة منخفضة، والأخرى في حالة غير متبلورة ذات مقاومة عالية.

PRAM مقابل Flash

إن وقت تبديل ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للتوسع [19] يجعلها أكثر جاذبية من ذاكرة الفلاش . ربما تكون حساسية ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للتوسع لدرجة الحرارة هي عيبها الأكثر بروزًا، وهو ما قد يتطلب تغييرات في عملية إنتاج الشركات المصنعة التي تدمج التكنولوجيا.

تعمل ذاكرة الفلاش عن طريق تعديل الشحنة ( الإلكترونات ) المخزنة داخل بوابة ترانزستور MOS . تم بناء البوابة باستخدام "مكدس" خاص مصمم لاحتجاز الشحنات (إما على بوابة عائمة أو في "مصائد" عازلة ). يؤدي وجود الشحنة داخل البوابة إلى تحويل جهد عتبة الترانزستور إلى أعلى أو أقل، بما يتوافق مع تغيير في حالة البت في الخلية من 1 إلى 0 أو من 0 إلى 1. يتطلب تغيير حالة البت إزالة الشحنة المتراكمة، مما يتطلب جهدًا كبيرًا نسبيًا "لامتصاص" الإلكترونات من البوابة العائمة. يتم توفير هذه الدفعة من الجهد بواسطة مضخة شحن ، والتي تستغرق بعض الوقت لبناء الطاقة. أوقات الكتابة العامة لأجهزة الفلاش الشائعة هي في حدود 100  ميكروثانية (لكتلة من البيانات)، حوالي 10000 ضعف وقت القراءة النموذجي 10  نانوثانية لذاكرة SRAM على سبيل المثال ( لبايت واحد ). [ بحاجة لمصدر ]

يمكن أن توفر ذاكرة PRAM أداءً أعلى بكثير في التطبيقات حيث تكون الكتابة السريعة مهمة، وذلك لأن عنصر الذاكرة يمكن تبديله بسرعة أكبر، وأيضًا لأنه يمكن تغيير البتات الفردية إلى 1 أو 0 دون الحاجة إلى مسح كتلة كاملة من الخلايا أولاً. الأداء العالي لذاكرة PRAM، أسرع بآلاف المرات من محركات الأقراص الصلبة التقليدية ، يجعلها مثيرة للاهتمام بشكل خاص في أدوار الذاكرة غير المتطايرة التي تكون محدودة الأداء حاليًا بتوقيت الوصول إلى الذاكرة.

بالإضافة إلى ذلك، مع الفلاش، فإن كل دفعة من الجهد عبر الخلية تسبب تدهورًا. ومع انخفاض حجم الخلايا، يزداد الضرر الناجم عن البرمجة سوءًا لأن الجهد اللازم لبرمجة الجهاز لا يتناسب مع الطباعة الحجرية. معظم أجهزة الفلاش مُصنَّفة حاليًا لـ 5000 عملية كتابة فقط لكل قطاع، وتقوم العديد من وحدات التحكم في الفلاش بتسوية التآكل لتوزيع عمليات الكتابة عبر العديد من القطاعات المادية.

تتدهور أجهزة PRAM أيضًا مع الاستخدام، لأسباب مختلفة عن الفلاش، ولكنها تتدهور بشكل أبطأ كثيرًا. قد يتحمل جهاز PRAM حوالي 100 مليون دورة كتابة. [20] عمر PRAM محدود بآليات مثل التدهور بسبب التمدد الحراري لـ GST أثناء البرمجة، وهجرة المعادن (والمواد الأخرى)، وآليات أخرى لا تزال غير معروفة.

يمكن برمجة أجزاء الفلاش قبل لحامها على لوحة ، أو حتى شراؤها مبرمجة مسبقًا. ومع ذلك، يتم فقد محتويات ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للبرمجة (PRAM) بسبب درجات الحرارة المرتفعة اللازمة لحام الجهاز على لوحة (انظر اللحام بالصهر أو اللحام الموجي ). وقد تفاقم هذا الأمر بسبب متطلبات التصنيع الخالي من الرصاص والتي تتطلب درجات حرارة لحام أعلى. يجب على الشركة المصنعة التي تستخدم أجزاء ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للبرمجة (PRAM) توفير آلية لبرمجة ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للبرمجة (PRAM) "في النظام" بعد لحامها في مكانها.

تتسبب البوابات الخاصة المستخدمة في ذاكرة الفلاش في "تسريب" الشحنات (الإلكترونات) بمرور الوقت، مما يتسبب في تلف البيانات وفقدانها. إن مقاومة عنصر الذاكرة في ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للبرمجة أكثر استقرارًا؛ ففي درجة حرارة التشغيل العادية البالغة 85 درجة مئوية، من المتوقع أن تحتفظ بالبيانات لمدة 300 عام. [21]

من خلال تعديل كمية الشحنة المخزنة على البوابة بعناية، يمكن لأجهزة الفلاش تخزين عدة بتات (عادةً بتتين) في كل خلية مادية. في الواقع، يؤدي هذا إلى مضاعفة كثافة الذاكرة ، مما يقلل التكلفة. كانت أجهزة PRAM تخزن في الأصل بتًا واحدًا فقط في كل خلية، لكن التطورات الأخيرة التي حققتها شركة Intel أزالت هذه المشكلة. [ بحاجة لمصدر ]

نظرًا لأن أجهزة الفلاش تحبس الإلكترونات لتخزين المعلومات، فهي عرضة لتلف البيانات بسبب الإشعاع ، مما يجعلها غير مناسبة للعديد من التطبيقات الفضائية والعسكرية. تتميز ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للبرمجة بمقاومة أعلى للإشعاع.

يمكن لمحددات خلايا PRAM استخدام أجهزة مختلفة: الثنائيات ، و BJTs ، و MOSFETs . يوفر استخدام الثنائي أو BJT أكبر قدر من التيار لحجم خلية معين. ومع ذلك، فإن القلق بشأن استخدام الثنائي ينبع من التيارات الطفيلية للخلايا المجاورة، بالإضافة إلى متطلبات الجهد الأعلى، مما يؤدي إلى استهلاك أعلى للطاقة. تكون مقاومة الكالكوجينيد بالضرورة أكبر من مقاومة الثنائي، مما يعني أن جهد التشغيل يجب أن يتجاوز 1 فولت بهامش واسع لضمان تيار تحيز أمامي كافٍ من الثنائي. ربما تكون النتيجة الأكثر خطورة لاستخدام مجموعة مختارة من الثنائي، وخاصة بالنسبة للمجموعات الكبيرة، هي إجمالي تيار تسرب التحيز العكسي من خطوط البت غير المحددة. في مجموعات مختارة من الترانزستور ، تساهم خطوط البت المحددة فقط في تيار تسرب التحيز العكسي. الفرق في تيار التسرب هو عدة أوامر من حيث الحجم. هناك قلق آخر بشأن التدرج أقل من 40 نانومتر وهو تأثير المنشطات المنفصلة مع تناقص عرض الوصلة pn . تسمح المحددات القائمة على الأغشية الرقيقة بكثافة أعلى، باستخدام مساحة خلية F 2 أقل من 4 عن طريق تكديس طبقات الذاكرة أفقيًا أو رأسيًا. غالبًا ما تكون قدرات العزل أقل من استخدام الترانزستورات إذا لم تكن نسبة التشغيل/الإيقاف للمحدد كافية، مما يحد من القدرة على تشغيل مجموعات كبيرة جدًا في هذا الهيكل. تم إثبات مفاتيح العتبة القائمة على الكالكوجينيد كمحدد قابل للتطبيق لمصفوفات PCM عالية الكثافة [22]

2000 وما بعده

في أغسطس 2004، قامت شركة نانوشيب بترخيص تقنية ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للتمديد (PRAM) لاستخدامها في أجهزة تخزين المجسات MEMS (الأنظمة الميكانيكية الكهربائية الدقيقة). هذه الأجهزة ليست من النوع ذي الحالة الصلبة . بدلاً من ذلك، يتم سحب طبق صغير جدًا مطلي بالكالكوجينيد تحت آلاف أو حتى ملايين المجسات الكهربائية التي يمكنها قراءة وكتابة الكالكوجينيد. يمكن لتقنية المحرك الدقيق من شركة هيوليت باكارد وضع الطبق بدقة على 3  نانومتر بحيث تكون الكثافة أكثر من 1  تيرابايت (125  جيجابايت ) لكل بوصة مربعة ممكنة إذا تم إتقان التكنولوجيا. الفكرة الأساسية هي تقليل كمية الأسلاك المطلوبة على الشريحة؛ بدلاً من توصيل كل خلية، يتم وضع الخلايا بالقرب من بعضها البعض وقراءتها بواسطة التيار الذي يمر عبر مجسات MEMS، والتي تعمل مثل الأسلاك. يشبه هذا النهج تقنية Millipede من IBM .

خلية سامسونج 46.7 نانومتر

في سبتمبر 2006، أعلنت شركة سامسونج عن نموذج أولي لجهاز بسعة 512  ميجا بايت (64  ميجا بايت ) باستخدام مفاتيح الصمام الثنائي . [23] كان الإعلان بمثابة مفاجأة إلى حد ما، وكان ملحوظًا بشكل خاص لكثافة الذاكرة العالية إلى حد ما . تميز النموذج الأولي بحجم خلية يبلغ 46.7 نانومتر فقط، وهو أصغر من أجهزة الفلاش التجارية المتوفرة في ذلك الوقت. على الرغم من توفر أجهزة فلاش ذات سعة أعلى (64  جيجابايت ، أو 8  جيجابايت ، كانت قد وصلت للتو إلى السوق)، إلا أن التقنيات الأخرى المتنافسة على استبدال الفلاش بشكل عام قدمت كثافات أقل (أحجام خلايا أكبر). أجهزة MRAM و FeRAM الإنتاجية الوحيدة تبلغ 4 ميجا بايت فقط، على سبيل المثال. تشير الكثافة العالية لجهاز PRAM النموذجي من سامسونج إلى أنه يمكن أن يكون منافسًا قابلاً للتطبيق للفلاش، وليس مقتصرًا على الأدوار المتخصصة كما كانت الأجهزة الأخرى. بدا أن PRAM جذابة بشكل خاص كبديل محتمل لفلاش NOR ، حيث تتخلف سعات الجهاز عادةً عن سعات أجهزة فلاش NAND . تجاوزت السعات الحديثة على NAND 512 ميجا بايت منذ بعض الوقت. توفر ذاكرة فلاش NOR كثافة مماثلة لنموذج PRAM من سامسونج وتوفر بالفعل إمكانية معالجة البتات (على عكس NAND حيث يتم الوصول إلى الذاكرة في بنوك مكونة من العديد من البايتات في وقت واحد).

جهاز PRAM من شركة Intel

تبع إعلان سامسونج إعلان آخر من Intel و STMicroelectronics ، اللذان استعرضا أجهزة PRAM الخاصة بهما في منتدى Intel Developer لعام 2006 في أكتوبر. [24] وقد عرضا جزءًا بحجم 128 ميجا بايت بدأ تصنيعه في مختبر أبحاث STMicroelectronics في أجرات بإيطاليا. وذكرت Intel أن الأجهزة كانت بمثابة إثبات مفهوم صارم .

جهاز بي ايه اي

كما تعد تقنية PRAM تقنية واعدة في الصناعات العسكرية والفضائية حيث تجعل تأثيرات الإشعاع استخدام الذاكرات غير المتطايرة القياسية مثل الفلاش غير عملي. وقد قدمت شركة BAE Systems أجهزة PRAM ، والتي يشار إليها باسم C-RAM، مدعية أنها تتمتع بتحمل إشعاعي ممتاز ( rad-hard ) ومناعة ضد الالتقاط . بالإضافة إلى ذلك، تدعي شركة BAE أن دورة الكتابة لديها تبلغ 10 8 ، مما يسمح لها بأن تكون منافسًا لاستبدال PROMs و EEPROMs في أنظمة الفضاء.

خلية متعددة المستويات

في فبراير 2008، كشفت شركة إنتل وشركة إس تي ميكروإلكترونيكس عن أول نموذج أولي لمصفوفة ذاكرة عشوائية متعددة المستويات ( MLC ). خزن النموذج الأولي بتين منطقيتين في كل خلية مادية، أي 256 ميجا بايت من الذاكرة مخزنة في مصفوفة مادية بحجم 128 ميجا بايت. وهذا يعني أنه بدلاً من الحالتين الطبيعيتين - غير متبلورة بالكامل ومبلورة بالكامل - تمثل حالتان وسيطتان مميزتان إضافيتان درجات مختلفة من التبلور الجزئي، مما يسمح بتخزين ضعف عدد البتات في نفس المنطقة المادية. [16] في يونيو 2011، [25] أعلنت شركة آي بي إم أنها أنشأت ذاكرة متغيرة الطور متعددة البتات مستقرة وموثوقة وذات أداء عالٍ واستقرار. كان لدى شركة إس كيه هاينكس اتفاقية تطوير مشتركة واتفاقية ترخيص تقنية مع آي بي إم لتطوير تقنية ذاكرة عشوائية متعددة المستويات. [26]

جهاز 90 نانومتر من إنتل

في فبراير 2008 أيضًا، قامت شركة Intel وSTMicroelectronics بشحن عينات أولية من منتج PRAM الأول إلى العملاء. تم تسمية المنتج 90 نانومترًا و128 ميجا بايت (16 ميجا بايت) باسم Alverstone. [27]

في يونيو 2009، أعلنت شركة Samsung وشركة Numonyx BV عن جهد تعاوني في تطوير منتجات الأجهزة المخصصة لسوق ذاكرة الوصول العشوائي القابلة للبرمجة. [28]

في أبريل 2010، [29] أعلنت شركة Numonyx عن خط Omneo من ذاكرة تغيير الطور المتوافقة مع NOR بسعة 128 ميجابت. وأعلنت شركة Samsung عن شحن ذاكرة تغيير الطور بسعة 512 ميجابت في حزمة متعددة الشرائح (MCP) للاستخدام في الهواتف المحمولة بحلول خريف 2010.

مجموعة ST 28 نانومتر، 16 ميجابايت

في ديسمبر 2018، قدمت شركة STMicroelectronics بيانات التصميم والأداء لمجموعة ePCM بحجم 16 ميجا بايت لوحدة تحكم سيارة عازلة مصنوعة من السيليكون المستنفد بالكامل بقياس 28 نانومتر . [30]

الحوسبة في الذاكرة

في الآونة الأخيرة، كان هناك اهتمام كبير بتطبيق PCM للحوسبة في الذاكرة. [31] والفكرة الأساسية هي إجراء مهام حسابية مثل عمليات ضرب المصفوفة والمتجه في مجموعة الذاكرة نفسها من خلال استغلال قدرة PCM على التخزين التناظري وقوانين دائرة كيرشوف . يمكن أن تكون الحوسبة في الذاكرة القائمة على PCM مثيرة للاهتمام لتطبيقات مثل استدلال التعلم العميق الذي لا يتطلب دقة حوسبة عالية جدًا. [32] في عام 2021، نشرت شركة IBM نواة حوسبة كاملة في الذاكرة تعتمد على PCM متعدد المستويات متكامل في عقدة تقنية CMOS مقاس 14 نانومتر . [33]

التحديات

كان التحدي الأكبر لذاكرة تغيير الطور هو متطلبات كثافة تيار البرمجة العالية (>10 7  أمبير / سم 2 ، مقارنة بـ 10 5 ...10 6  أمبير / سم 2 للترانزستور أو الصمام الثنائي النموذجي ). [ بحاجة لمصدر ] يعد الاتصال بين منطقة تغيير الطور الساخنة والعازل المجاور مصدر قلق أساسي آخر. قد يبدأ العازل في تسريب التيار عند درجة حرارة أعلى، أو قد يفقد الالتصاق عند التمدد بمعدل مختلف عن مادة تغيير الطور.

إن ذاكرة تغيير الطور عرضة للتنازل الأساسي بين تغيير الطور المقصود وغير المقصود. وينبع هذا في المقام الأول من حقيقة مفادها أن تغيير الطور عملية مدفوعة حرارياً وليس عملية إلكترونية. ولا ينبغي أن تكون الظروف الحرارية التي تسمح بالتبلور السريع مشابهة للغاية لظروف الاستعداد، مثل درجة حرارة الغرفة، وإلا فلن يمكن الحفاظ على الاحتفاظ بالبيانات. ومع طاقة التنشيط المناسبة للتبلور، من الممكن أن يكون التبلور سريعًا في ظروف البرمجة بينما يكون التبلور بطيئًا للغاية في الظروف العادية.

ربما يكون التحدي الأكبر لذاكرة تغيير الطور هو مقاومتها طويلة المدى وانحراف جهد العتبة . [34] تزداد مقاومة الحالة غير المتبلورة ببطء وفقًا لقانون القوة (~t 0.1 ). وهذا يحد بشدة من القدرة على التشغيل متعدد المستويات، حيث سيتم الخلط بين حالة وسيطة أقل وحالة وسيطة أعلى في وقت لاحق، ويمكن أن يعرض أيضًا التشغيل القياسي ثنائي الحالة للخطر إذا زاد جهد العتبة إلى ما هو أبعد من قيمة التصميم.

في أبريل 2010، أطلقت شركة Numonyx خط Omneo من شرائح ذاكرة الوصول العشوائي البديلة NOR بسعة 128 ميجا بايت ذات الواجهة المتوازية والمتسلسلة . وعلى الرغم من أن شرائح ذاكرة الوصول العشوائي البديلة NOR التي كانت تنوي استبدالها تعمل في نطاق -40-85 درجة مئوية، فإن شرائح ذاكرة الوصول العشوائي البديلة تعمل في نطاق 0-70 درجة مئوية، مما يشير إلى نافذة تشغيل أصغر مقارنة بذاكرة فلاش NOR. ويرجع هذا على الأرجح إلى استخدام وصلات p-n شديدة الحساسية للحرارة لتوفير التيارات العالية اللازمة للبرمجة.

الخط الزمني

  • يناير 1955 : كشف كولومييتس وجورونوفا عن خصائص شبه موصلة لزجاج الكالكوجينيد . [35] [36]
  • سبتمبر 1966 : ستانفورد أوفشينسكي يقدم أول براءة اختراع لتكنولوجيا تغيير الطور
  • يناير 1969 : نشر تشارلز إتش سي أطروحة في جامعة ولاية آيوا حول جهاز ذاكرة تغير الطور للكالوجينيد
  • يونيو 1969 : تم ترخيص براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,448,302 (شينفيلد) إلى أوفشينسكي، والتي تدعي أول عملية موثوقة لجهاز PRAM
  • سبتمبر 1970 : جوردون مور ينشر بحثًا في مجلة إلكترونيات
  • يونيو 1999 : تم تأسيس مشروع مشترك مع Ovonyx لتسويق تقنية PRAM
  • نوفمبر 1999 : شركة لوكهيد مارتن تعمل مع شركة Ovonyx على PRAM لتطبيقات الفضاء
  • فبراير 2000 : إنتل تستثمر في Ovonyx وترخص التكنولوجيا
  • ديسمبر 2000 : قامت شركة ST Microelectronics بترخيص تقنية PRAM من شركة Ovonyx
  • مارس 2002 : تقدمت شركة Macronix بطلب براءة اختراع لذاكرة PRAM بدون ترانزستور
  • يوليو 2003 : بدأت شركة سامسونج العمل على تقنية PRAM
  • 2003 حتى 2005 : طلبات براءات اختراع متعلقة بـ PRAM قدمتها شركات Toshiba وHitachi وMacronix وRenesas وElpida وSony وMatsushita وMitsubishi وInfineon وغيرها
  • أغسطس 2004 : قامت شركة Nanochip بترخيص تقنية PRAM من شركة Ovonyx لاستخدامها في تخزين مجسات MEMS
  • أغسطس 2004 : أعلنت شركة سامسونج عن نجاحها في إنتاج مجموعة ذاكرة PRAM بسعة 64 ميجابت
  • فبراير 2005 : قامت شركة Elpida بترخيص تقنية PRAM من شركة Ovonyx
  • سبتمبر 2005 : أعلنت شركة سامسونج عن مجموعة ذاكرة PRAM ناجحة بسعة 256 ميجابت، وتروج لتيار برمجة يبلغ 400 ميكرو أمبير
  • أكتوبر 2005 : إنتل تزيد استثماراتها في Ovonyx
  • ديسمبر 2005 ؛ أعلنت شركة Hitachi وRenesas عن ذاكرة PRAM بقوة 1.5 فولت مع تيار برمجة 100 ميكرو أمبير
  • ديسمبر 2005 : قامت شركة Samsung بترخيص تقنية PRAM من شركة Ovonyx
  • يوليو 2006 : بدأت شركة BAE Systems في بيع أول شريحة PRAM تجارية
  • سبتمبر 2006 : أعلنت شركة سامسونج عن جهاز PRAM بسعة 512 ميجابت
  • أكتوبر 2006 : عرضت شركة Intel وSTMicroelectronics شريحة ذاكرة عشوائية PRAM بسعة 128 ميجابت
  • ديسمبر 2006 : قامت مختبرات أبحاث IBM بعرض نموذج أولي بحجم 3 × 20 نانومتر [37]
  • يناير 2007 : شركة Qimonda ترخص تقنية PRAM من شركة Ovonyx
  • أبريل 2007 : من المقرر أن يقدم جاستن راتنر، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة إنتل، أول عرض توضيحي عام لتقنية PRAM (ذاكرة الوصول العشوائي متغيرة الطور) الخاصة بالشركة [38]
  • أكتوبر 2007 : بدأت شركة Hynix في ملاحقة PRAM من خلال ترخيص تقنية Ovonyx
  • فبراير 2008 : أعلنت شركة Intel وشركة STMicroelectronics عن ذاكرة الوصول العشوائي PRAM ذات الأربع حالات [16] وبدأتا في شحن العينات إلى العملاء. [27]
  • ديسمبر 2008 : أعلنت شركة Numonyx عن بدء الإنتاج الضخم لجهاز PRAM بسعة 128 ميجابت لعميل مختار.
  • يونيو 2009 : ستدخل ذاكرة الوصول العشوائي ذات الطور المتغير من سامسونج مرحلة الإنتاج الضخم بدءًا من يونيو [39]
  • سبتمبر 2009 : أعلنت شركة سامسونج عن بدء الإنتاج الضخم لجهاز PRAM بسعة 512 ميجابت [40]
  • أكتوبر 2009 : أعلنت شركة Intel وNumonyx عن اكتشافهما طريقة لتكديس مجموعات ذاكرة متغيرة الطور على شريحة واحدة [41]
  • ديسمبر 2009 : أعلنت شركة Numonyx عن منتج 1 جيجابايت بتقنية 45 نانومتر [42]
  • أبريل 2010 : أطلقت شركة Numonyx سلسلة Omneo PRAM (P8P وP5Q)، وكلاهما بتقنية 90 نانومتر. [43]
  • أبريل 2010 : أطلقت شركة سامسونج ذاكرة عشوائية PRAM بسعة 512 ميجابت بتقنية 65 نانومتر، في حزمة متعددة الشرائح. [44]
  • فبراير 2011 : قدمت شركة سامسونج ذاكرة PRAM بسعة 1 جيجابايت و1.8 فولت و58 نانومتر. [45]
  • فبراير 2012 : قدمت شركة سامسونج ذاكرة عشوائية PRAM سعة 8 جيجابايت وقوة 1.8 فولت ودقة 20 نانومتر [46]
  • يوليو 2012 : أعلنت شركة Micron عن توفر ذاكرة تغيير الطور للأجهزة المحمولة - أول حل لذاكرة PRAM في الإنتاج الضخم [47]
  • يناير 2014 : قامت شركة Micron بسحب جميع أجزاء PCM من السوق. [48]
  • مايو 2014 : قامت شركة IBM بإثبات دمج PCM وNAND التقليدية وDRAM على وحدة تحكم واحدة [49]
  • أغسطس 2014 : قامت شركة Western Digital باستعراض نموذج أولي لتخزين PCM مع 3 ملايين عملية إدخال وإخراج وزمن انتقال يبلغ 1.5 ميكروثانية [50]
  • يوليو 2015 : أعلنت شركة إنتل وميكرون عن ذاكرة 3D Xpoint حيث يتم استخدام سبيكة تغيير الطور كجزء تخزين لخلية الذاكرة.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Le Gallo, Manuel; Sebastian, Abu (2020-03-30). "نظرة عامة على فيزياء أجهزة ذاكرة تغيير الطور". مجلة الفيزياء د: الفيزياء التطبيقية . 53 (21): 213002. رمز Bibcode : 2020JPhD...53u3002L. doi : 10.1088/1361-6463/ab7794 . ISSN  0022-3727. S2CID  213023359.
  2. ^ Burr, Geoffrey W.; BrightSky, Matthew J.; Sebastian, Abu; Cheng, Huai-Yu; Wu, Jau-Yi; Kim, Sangbum; Sosa, Norma E.; Papandreou, Nikolaos; Lung, Hsiang-Lan; Pozidis, Haralampos; Eleftheriou, Evangelos (يونيو 2016). "التقدم الأخير في تكنولوجيا ذاكرة التغير الطوري". مجلة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للموضوعات الناشئة والمختارة في الدوائر والأنظمة . 6 (2): 146–162. رمز Bibcode :2016IJEST...6..146B. doi :10.1109/JETCAS.2016.2547718. ISSN  2156-3357. S2CID  26729693.
  3. ^ سيمبسون، ر. إ.؛ ب. فونس؛ أ. ف. كولوبوف؛ ت. فوكايا؛ وآخرون (يوليو 2011). "ذاكرة تغير الطور بين الواجهات". تكنولوجيا النانو الطبيعية . 6 (8): 501-5. رمز Bibcode :2011NatNa...6..501S. doi :10.1038/nnano.2011.96. PMID  21725305. S2CID  6684244.
  4. ^ Chua, LO (2011)، "Resistance switching memory memory هي memristors"، Applied Physics A ، 102 (4): 765–783، Bibcode :2011ApPhA.102..765C، doi : 10.1007/s00339-011-6264-9
  5. ^ ميلور، كريس (10 أكتوبر 2011)، "HP و Hynix لإنتاج سلع الميمرستور بحلول عام 2013"، The Register ، تم استرجاعه في 2012-03-07
  6. ^ Meuffels, P.; Soni, R. (2012). "القضايا والمشاكل الأساسية في تحقيق المقاومات الذاكرية". arXiv : 1207.7319 [cond-mat.mes-hall].
  7. ^ دي فينترا ، ماسيميليانو. بيرشين، يوري ف. (2013). “حول الخصائص الفيزيائية للأنظمة الذاكرةية والسعةية والذكرية”. تكنولوجيا النانو . 24 (25): 255201. أرخايف : 1302.7063 . بيب كود :2013Nanot..24y5201D. سيتيسيركس 10.1.1.745.8657 . دوى :10.1088/0957-4484/24/25/255201. بميد  23708238. S2CID  14892809. 
  8. ^ Sie, CH (1969). خلية ذاكرة تستخدم المقاومة ثنائية الاستقرار في فيلم غير متبلور من As-Te-Ge . أطروحات ورسائل دكتوراه بأثر رجعي. جامعة ولاية آيوا. 3604 https://lib.dr.iastate.edu/rtd/3604.
  9. ^ Pohm, A.; Sie, C.; Uttecht, R.; Kao, V.; Agrawal, O. (1970). "ذاكرة المقاومة الثنائية المستقرة لزجاج الكالكوجينيد (Ovonic)". معاملات IEEE في المغناطيسية . 6 (3): 592. رمز Bibcode :1970ITM.....6..592P. doi :10.1109/TMAG.1970.1066920.
  10. ^ "تكوين خيوط مستحثة بالمجال الكهربائي في أشباه الموصلات من الزرنيخ والتيل والجرمانيوم" CH Sie, R. Uttecht, H. Stevenson, JD Griener and K. Raghavan , Journal of Non-Crystalline Solids, 2, 358–370,1970
  11. ^ "دراسة سينمائية لآليات ذاكرة تغير الطور". يوتيوب. 2012-06-21. مؤرشف من الأصل في 2021-12-21 . تم الاسترجاع 2013-09-17 .
  12. ^ مور، جوردون إي.؛ نيل، آر جي؛ نيلسون، دي إل (28 سبتمبر 1970). "ذاكرة غير متطايرة وقابلة لإعادة البرمجة، الذاكرة التي تقرأ معظمها موجودة هنا" (PDF) . إلكترونيات : 56–60. مؤرشف من الأصل (PDF) في 7 يوليو 2022. تم الاسترجاع في 22 أبريل 2022 .
  13. ^ "هل ذاكرة فلاش NAND هي تقنية في طريقها إلى الموت؟". Techworld . تم الاسترجاع في 2010-02-04 .
  14. ^ كارافاتي، سيباستيانو؛ بيرناسكوني، ماركو؛ كوهن، توماس د؛ كراك، ماثياس؛ بارينيلو، ميشيل (2007). "التعايش بين المواقع الشبيهة بالرباعي السطوح والثماني السطوح في المواد غير المتبلورة المتغيرة الطور". رسائل الفيزياء التطبيقية . 91 (17): 171906. arXiv : 0708.1302 . Bibcode :2007ApPhL..91q1906C. doi :10.1063/1.2801626. S2CID  119628572.
  15. ^ Horii, H.; et al. (2003). "تقنية خلوية جديدة باستخدام أغشية GeSbTe المضاف إليها النيتروجين لذاكرة الوصول العشوائي لتغيير الطور". ندوة 2003 حول تقنية VLSI. ملخص الأوراق الفنية . ص 177-178. doi :10.1109/VLSIT.2003.1221143. ISBN 4-89114-033-X. S2CID  40051862. 03CH37407.
  16. ^ abc Greene, Kate (4 فبراير 2008). "اختراق الذاكرة". مراجعة التكنولوجيا .
  17. ^ "هل تحل ذاكرة تغيير الطور محل ذاكرة الفلاش؟". KurzweilAI . تم الاسترجاع في 2013-09-17 .
  18. ^ Zhou, X.; Wu, L.; Song, Z.; Rao, F.; Ren, K.; Peng, C.; Song, S.; Liu, B.; Xu, L.; Feng, S. (2013). "خصائص انتقال الطور لمواد تغير الطور Al-Sb لتطبيق ذاكرة تغير الطور". رسائل الفيزياء التطبيقية . 103 (7): 072114. رمز Bibcode :2013ApPhL.103g2114Z. doi :10.1063/1.4818662.
  19. ^ سيمبسون، ر. إ. (2010). "نحو الحد الأقصى لتغير الطور في Ge 2 Sb 2 Te 5 ". رسائل نانو . 10 (2): 414-9. رمز Bibcode : 2010NanoL..10..414S. doi : 10.1021/nl902777z. PMID  20041706. S2CID  9585187.
  20. ^ "إنتل ستختبر ذاكرة تغيير الطور هذا العام". مؤرشف من الأصل في 2007-03-23 ​​. تم الاسترجاع في 2007-06-30 .
  21. ^ بيروفانو، أ.؛ ريدايلي، أ.؛ بيليزر، ف.؛ أوتوجالي، ف.؛ توسي، م.؛ إلميني، د.؛ لاكيتا، أ.؛ بيز، ر. (2004). "دراسة موثوقية الذواكر غير المتطايرة ذات التغير الطوري". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول موثوقية الأجهزة والمواد . 4 (3): 422-7. doi :10.1109/TDMR.2004.836724. S2CID  22178768.
  22. ^ Karpov, IV; Kencke, D.; Kau, D.; Tang, S.; Spadini, G. (2010). "ذاكرة تغير الطور باستخدام محدد الكالكوجينيد (PCMS): السلوكيات المميزة والنماذج الفيزيائية وخصائص المواد الأساسية". ندوة G – المواد والفيزياء للذاكرة غير المتطايرة الثانية . وقائع MRS. المجلد 1250. مطبعة جامعة كامبريدج. ص. G14-01–H07-01. doi :10.1557/PROC-1250-G14-01-H07-01.
  23. ^ سامسونج تقدم الجيل القادم من الذاكرة غير المتطايرة - PRAM
  24. ^ "Intel تعرض بديلاً محتملاً لـ Flash". مؤرشف من الأصل في 29 يونيو 2012.
  25. ^ "IBM تطور ذاكرة "فورية" أسرع من الفلاش بـ 100 مرة". engadget. 2011-06-30 . تم الاسترجاع في 2011-06-30 .
  26. ^ "SK hynix وIBM توقعان اتفاقية تطوير مشتركة لـ PCRAM". غرفة أخبار SK hynix . تم الاسترجاع في 2022-02-05 .
  27. ^ ab "Intel, STMicroelectronics Deliver Industry's First Phase Change Memory Prototypes". Numonyx. 2008-02-06. مؤرشف من الأصل في 2008-06-09 . تم الاسترجاع في 2008-08-15 .
  28. ^ "شركة سامسونج للإلكترونيات وشركة نومونيكس تتعاونان في مجال ذاكرة تغيير الطور". سامسونج. 2009-06-23.
  29. ^ "Samsung to ship MCP with phase-change". EE Times. 2010-04-28 . تم الاسترجاع في 2010-05-03 .
  30. ^ "ذاكرة تغيير الطور (PCM) - التكنولوجيا والمزايا والتطبيقات - STMicroelectronics". www.st.com . تم الاسترجاع في 2022-07-08 .
  31. ^ بور، جيفري دبليو؛ شيلبي، روبرت م؛ سيدلر، سيفيرين؛ دي نولفو، كارميلو؛ جانج، جونوو؛ بويبات، إيريم؛ شينوي، روهيت إس؛ نارايانان، بريتيش؛ فيرواني، كومار؛ جياكوميتي، إيمانويل يو؛ كوردي، بولنت ن. (نوفمبر 2015). "العرض التجريبي والتسامح لشبكة عصبية واسعة النطاق (165000 مشبك) باستخدام ذاكرة تغير الطور كعنصر وزن مشبكي". معاملات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للأجهزة الإلكترونية . 62 (11): 3498-3507. رمز Bibcode : 2015ITED...62.3498B. doi : 10.1109/TED.2015.2439635. ISSN  0018-9383. S2CID  5243635.
  32. ^ سيباستيان، أبو؛ لي جالو، مانويل؛ خدام-الجاميه، رضوان؛ إليفثيريو، إيفانجيلوس (يوليو 2020). "أجهزة الذاكرة وتطبيقاتها للحوسبة داخل الذاكرة". تكنولوجيا النانو الطبيعية . 15 (7): 529-544. رمز Bibcode :2020NatNa..15..529S. doi :10.1038/s41565-020-0655-z. ISSN  1748-3395. PMID  32231270. S2CID  214704544.
  33. ^ خدام الجامع، رضوان؛ ستانيسافليفيتش، ميلوس؛ ماس، جوردي فورنت؛ كاروناراتني، جيثان؛ براندلي، ماتياس. ليو فنغ. سينغ، أبهيراج؛ مولر، سيلفيا م. إيجر، أورس؛ بتروبولوس، أناستاسيوس؛ أنتوناكوبولوس، ثيودور (2022). “HERMES-Core–A 1.59-TOPS/mm² PCM على 14 نانومتر CMOS في الذاكرة الحاسوبية الأساسية باستخدام 300-ps/LSB Linearized CCO-Based ADCs”. مجلة IEEE لدوائر الحالة الصلبة . 57 (4): 1027-1038. بيب كود :2022IJSSC..57.1027K. doi : 10.1109/JSSC.2022.3140414 . ISSN  1558-173X. S2CID  246417395.
  34. ^ Karpov, IV; Mitra, M.; Kau, D.; Spadini, G.; Kryukov, YA; Karpov, VG (2007). "الانجراف الأساسي للمعلمات في ذاكرة تغير طور الكالكوجينيد". J. Appl. Phys . 102 (12): 124503–124503–6. Bibcode :2007JAP...102l4503K. doi :10.1063/1.2825650.
  35. ^ Kolomiets, BT (1964). "Vitreous Semiconductors (I)". Physica Status Solidi B. 7 ( 2): 359–372. Bibcode :1964PSSBR...7..359K. doi :10.1002/pssb.19640070202. S2CID  222432031.
  36. ^ Kolomiets, BT (1964). "Vitreous Semiconductors (II)". Physica Status Solidi B. 7 ( 3): 713–731. Bibcode :1964PSSBR...7..713K. doi :10.1002/pssb.19640070302.
  37. ^ "تغيير المرحلة لاستبدال الفلاش؟". مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2007.
  38. ^ "أخبار تكنولوجيا المعلومات، والوظائف، وتكنولوجيا الأعمال، والمراجعات". Computerworld .
  39. ^ شرائح PRAM من شركة Engadget تدخل مرحلة الإنتاج الضخم
  40. ^ "سامسونج تنقل ذاكرة تغيير الطور إلى الإنتاج".[ رابط ميت دائم ]
  41. ^ "إنتل ونومونيكس تحققان إنجازًا بحثيًا باستخدام تقنية الذاكرة المتغيرة الطور والمكدسة عبر النقاط المتقاطعة". www.intel.com .
  42. ^ شركة Numonyx ستقدم نتائج أبحاث ذاكرة التغيير الطوري في مؤتمر رائد لصناعة التكنولوجيا
  43. ^ "Numonyx Memory Solutions - Numonyx تقدم أجهزة ذاكرة تغيير الطور الجديدة". 25 أبريل 2010. مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2010.
  44. ^ "لم يتم العثور على الصفحة - SAMSUNG". Samsung Electronics America . مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 2010. {{cite web}}: استشهد باستخدام عنوان عام ( مساعدة )
  45. ^ Chung, H.; et al. (2011). "ذاكرة عشوائية 58 نانومتر 1.8 فولت 1 جيجابايت مع عرض نطاق برنامج 6.4 ميجابايت/ثانية". مؤتمر IEEE الدولي للدوائر ذات الحالة الصلبة 2011. ص 500-2. doi :10.1109/ISSCC.2011.5746415. ISBN 978-1-61284-303-2. S2CID  206996875.
  46. ^ ذاكرة عشوائية PRAM سعة 8 جيجابايت و1.8 فولت و20 نانومتر ونطاق ترددي للبرنامج يبلغ 40 ميجابايت/ثانية محفوظ في 31 يناير 2012 على موقع Wayback Machine
  47. ^ أعلنت شركة Micron عن توفر ذاكرة تغيير الطور للأجهزة المحمولة
  48. ^ ميلور، كريس (14 يناير 2014). "ميكرون: ذاكرة DRAM ساخنة. لا نحتاج إلى PCM steenkin". www.theregister.co.uk . The Register . تم الاسترجاع في 14 يناير 2014 .
  49. ^ هروسكا، جويل (8 مايو 2014). "آي بي إم تعرض ذاكرة تغيير الطور من الجيل التالي والتي تكون أسرع من أقراص SSD بما يصل إلى 275 مرة". ExtremeTech.
  50. ^ هروسكا، جويل (6 أغسطس 2014). "قسم HGST التابع لشركة ويسترن ديجيتال يبتكر قرص SSD جديد بتقنية تغيير الطور أسرع بمقدار عشرات المرات من أي قرص فلاش NAND متوفر في السوق". ExtremeTech.
  • ميكرون
  • شركة أوفونيكس
  • أجهزة تحويل الطاقة، المحدودة
  • ذاكرة PRAM منخفضة الطاقة من Hitachi/Renesas
  • تخزين مسبار Hewlett-Packard
  • ندوة أوروبا حول تغير الطور والأفونيكس
  • بيان صحفي حول نظام BAE C-RAM المقاوم للإشعاع NVM
  • ورقة بيانات BAE C-RAM Radiation-Hardened NVM
  • مقدمة إلى PCM بواسطة Numonyx (فيديو)
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phase-change_memory&oldid=1246884671"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate