ایجاد تحول در حافظههای غیرفرار
به گزارش واحد فناوری اطلاعات سایبربان؛ شرکت آی. بی. اِم اعلام کرد با همکاری سامسونگ در حال تولید نسل جدیدی از حافظههای غیر فرار1 (Non-volatile Ram) است که 100 هزار برابر از فلشهای نند2 (NAND flash) سریعتر بوده و هرگز فرسوده نمیشود. این دو شرکت با همکاری یکدیگر و با استفاده از فناوری گشتاور محور انتقال3 (STT) میخواهند نوع جدیدی از رمهای مقاومت مغناطیسی4 (MRAM) را با عنوان «ST MRAM» تولید کنند. درست مانند ابزارهای پوشیدنی و تلفنهای هوشمند که از حافظههای نند برای ذخیرهسازی اطلاعات استفاده میکنند، این فناوری در نهایت به تولید تراشهی حافظه با ظرفیت کم برای حسگرهای اینترنت اشیا، منجر خواهد شد.
هر سلول از «ST MRAM» دارای یک ترانزیستور و یک تونل اتصال است. این تونل از یک آهنربای ثابت تشکیل شده است که قطب شمال آن همیشه رو به بالا قرار دارد. همچنین این تونل دارای یک آهنربای آزاد نیز است که جهت قطب شمال آن با توجه به صفر یا یک بودن داده تغییر میکند.
دانیل ورلاج (Daniel Worlege)، مدیر ارشد بخش توسعهی حافظههای مقاومت مغناطیسی در آزمایشگاه آی. بی. ام، در مورد سرعت این نوع رمها، گفت: «فلشهای نند، به طور میانگین برای نوشتن داده به 1 میکرو ثانیه زمان نیاز دارند؛ اما این زمان برای رمهای مقاومت مغناطیسی، 10 نانوثانیه است. این موضوع نشان میدهد حافظههای مقاومت مغناطیسی، 100 هزار برابر سریعتر میتوانند اطلاعات را بنویسند. همچنین سرعت خواندن اطلاعات آنها نیز 10 هزار برابر سریعتر است.»
از رمهای مذکور میتوان در نوع جدیدی از برنامههای کاربردی حافظههای کاری بسیار کممصرف مانند برنامههای اینترنت اشیا و تلفنهای همراه استفاده کرد؛ زیرا مصرف انرژی نزدیک به صفر داشته و غیر فرار هستند.
ورلاج ادامه داد: «اگر به حافظههای فلش به کار رفته در دوربین دیجیتال دقت کنید آنها تنها میتوانند 10 هزار بار عملیات نوشتن را انجام دهند و سپس از کار خواهند افتاد؛ اما در صورتی که بخواهید از آن به عنوان یک حافظه کاری استفاده کنید در کمتر از یک ثانیه فرسوده میشود.»
در رمهای مذکور از سوییچهای فعلی صفر و یک برای ذخیرهسازی دادهها، به عنوان یک حالت مغناطیسی استفاده میشود. برخلاف فلشهای نند، ترانزیستورهای به کار رفته در این نوع رمها، برای نوشتن اطلاعات، نیازی به پاک کردن اطلاعات فعلی و بازنویسی مجدد آنها با دادههای جدید ندارند. این موضوع تا حد زیادی باعث کاهش سربار موجود روی حافظهها میشوند.
آی. بی. ام به مدت 20 سال است که روی حافظههای مقاومت مغناطیسی تحقیق میکند. این شرکت با همکاری سامسونگ قصد دارند در کمتر از 3 سال آینده، پارامترهای حافظه مقاومت مغناطیسی را بهینه کنند.
آی. بی. ام توضیح میدهد: «حافظههای مقاومت مغناطیسی امکان ذخیرهسازی بیشتر و عمر باتری بالاتری را برای ابزارهای هوشمند فراهم میکند. این حافظهها از ترانزیستورهای استاندارد و متراکم و قدرتمند استفاده میکند؛ به همین علت میتوان انواع نیمهرسانا با اندازهی 28 نانومتر یا کمتر را جایگزین فلشهای قرار گرفته در نوع جدید رم کرد.»
قدرت موردنیاز حافظههای در حال تولید آی. بی. ام بسیار کم است و برای نوشتن هر بیت از اطلاعات تنها به 7.5 میکرو آمپر انرژی نیاز دارد. این موضوع به آنها اجازه میدهد تا از ترانزیستورهایی با اندازهی بسیار کوچک، در حافظههای خود استفاده کنند. همچنین به ازای نوشتن هر یک میلیارد بیت (یک گیگابایت)، کمتر از یک خطا رخ میدهد.
ابعاد حافظه مقاومت مغناطیسی میتواند بسیار کوچک و در اندازهی 11 نانومتر باشد. 11 نانومتر 10 هزار برابر از قطر موی انسانها است.
ورلاج اعلام کرد زمان دقیقی را نمیتوان برای عرضهی حافظههای مذکور به بازار تعیین کرد.
یکی از تونلهای اتصال که توسط میکروسکوپ الکترونیکی بزرگنمایی شده است.
____________________________
1- حافظههای غیر فرار (Non-volatile random-access memory)، نوعی حافظه است که در زمان خاموش شدن سیستمها نیز اطلاعات حفظ میکند و یکی از کاربردهای فعلی آن ساخت حافظههای فلش و دیسکهای جامد (SSD) است.
2- نوعی از حافظههای غیر فرار هستند که به منظور کاهش هزینهی تولید به ازای هر بیت و افزایش ظرفیت ابزارهای ذخیرهسازی جدید ایجاد شد.
3- Spin-transfer torque
4- مقاومت مغناطیسی خاصیتی از ماده است که با افزایش میدان مغناطیسی، مقاومت الکتریکی ماده تغییر میکند. رمهای مقاومت مغناطیسی یکی از انواع حافظههای غیر فرار است. این نوع حافظه از سال 1990 در حال توسعه بوده و به اعتقاد کارشناسان، به سریعترین نوع آن تبدیل خواهد شد.
