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La memoria Phase-change (también conocido como PCM del, el COCHECITO DE NIÑO, el PCRAM, la memoria unificada Ovonic y RAM de Chalcogenide del ABARROTAN de ) es un tipo de la memoria de computadora permanente . El COCHECITO DE NIÑO utiliza el comportamiento único del vidrio de Chalcogenide, que puede ser " switched" entre dos estados, cristalino y amorfo, con el uso del calor. El COCHECITO DE NIÑO es una de un número de nuevas tecnologías de memoria que estén intentando competir en el papel permanente con memoria Flash casi universal, que tiene un número de problemas prácticos esperanza de estos reemplazos de tratar.

Fondo

Las características de los vidrios del chalcogenide primero fueron exploradas como tecnología de memoria potencial por el Stanford Ovshinsky de los dispositivos de la conversión de energía en los años 60. En la aplicación de septiembre de 1970 el '' electrónica '', el Gordon Moore - cofundador Intel - publicó un artículo sobre la tecnología. Sin embargo, la calidad y las ediciones materiales del consumo de energía previnieron la comercialización de la tecnología. Más recientemente, el interés y la investigación han reasumido tan el flash y se espera que las tecnologías de memoria de la COPITA encuentren dificultades del escalamiento como la litografía de la viruta se encoge.

Los estados cristalinos y amorfos del vidrio del chalcogenide tienen dramáticamente resistencia eléctrica de diverso, y éste forma la base por la cual los datos son almacenados. El estado amorfo, alto de la resistencia se utiliza para representar un binario 0, y el estado cristalino, bajo de la resistencia representa 1. Chalcogenide es el mismo material usado en medios ópticos reescribibles (tales como CD-RW y DVD-RW ). En esos casos, las características ópticas del material se manipulan, algo que su resistencia eléctrica, pues el índice de refracción de los chalcogenide también cambia con el estado del material.

Aunque el COCHECITO DE NIÑO todavía no haya alcanzado la etapa de la comercialización para los dispositivos electrónicos del consumidor, casi todos los dispositivos del prototipo hacen uso de una aleación de Chalcogenide del germanio, del antimonio y del telurio ( GeSbTe ) GST llamado. Se calienta a una temperatura alta (sobre 600°C), en cuyo punto el chalcogenide se convierte en un líquido . Una vez que está refrescado, se congela en un estado transparente amórfico y su resistencia eléctrica es alta. Calentando el chalcogenide a una temperatura sobre su punto de la cristalización, pero debajo del punto de fusión, transformará en un estado cristalino con una resistencia mucho más baja. Este proceso de transición de fase se puede terminar adentro tan rápidamente como cinco nanosegundos, según una solicitud de patente de Samsung Electronics de enero de 2006 referente a la tecnología. Esto es comparable a los dispositivos de memoria volátil convencionales, por ejemplo, las células modernas de la COPITA tienen un rato de la conmutación en la orden de dos nanosegundos.

COCHECITO DE NIÑO contra flash

Es el tiempo de la conmutación que hace el COCHECITO DE NIÑO, y otros reemplazos para memoria Flash, más interesantes. La sensibilidad de temperatura del COCHECITO DE NIÑO es quizás su desventaja más notable, una que pueda requerir cambios en el proceso de producción de los fabricantes que incorporan la tecnología.

Trabajos de memoria Flash modulando la carga (electrones almacenados dentro de la puerta de un transistor del MOS. La puerta se construye con un " especial; stack" diseñó atrapar cargas (en una puerta flotante o en " del aislador; traps" ). La presencia de carga dentro de la puerta cambia de puesto el voltaje del umbral del transistor, el $\backslash ,\; V\_\; \{th\}$ más alto o baja, la correspondencia a un 1 a un 0, por ejemplo. El cambio del estado del pedacito requiere la eliminación de la carga acumulada, que exige un voltaje relativamente grande al " suck" los electrones de la puerta flotante. Esta explosión del voltaje es proporcionada por una bomba de carga que tarde un cierto tiempo para aumentar energía. El general escribe las épocas para los dispositivos de destello comunes está en la orden de un ms (para un bloque de datos), cerca de 100 000 veces el tiempo leído ns típico 10 (para un octeto).

El COCHECITO DE NIÑO puede ofrecer un rendimiento mucho más alto en los usos donde está importante la escritura rápidamente, ambos porque el elemento de la memoria se puede cambiar más rápidamente, y también porque los solos pedacitos se pueden cambiar a 1 o a 0 sin la necesidad primero borrar un bloque entero de células. La velocidad del COCHECITO DE NIÑO, millares de las épocas de impulsiones duras que convencionales más aprisa, hace particularmente interesante en los papeles de la memoria permanente que son actual funcionamiento-limitados por velocidad de acceso de memoria.

Con el flash, cada uno explosión del voltaje a través de la degradación de las causas de la célula, de los dispositivos tan la mayoría de destello es solamente clasificado para algo en la orden de 10 000 a 100 000 escribe por sector, y muchos reguladores de destello realizan el desgaste que nivela para separarse escriben a través de muchos sectores físicos. Mientras que el tamaño de las células disminuye, el daño de la programación crece peor porque el voltaje necesario programar el dispositivo no escala con la litografía. Esto explica la vida-expectativa acortada de muchos dispositivos portables flash-basados populares de la música.

Los dispositivos del COCHECITO DE NIÑO degradan con uso, por diversas razones que flash. Un dispositivo del COCHECITO DE NIÑO puede aguantar alrededor 100 millones escribe ciclos. El curso de la vida del COCHECITO DE NIÑO es limitado por los mecanismos tales como degradación debido a la extensión termal de GST durante la programación, la migración del metal (y el otro material), y el otro todavía de los mecanismos desconocido.

Las piezas de destello pueden ser programadas antes de ser soldado encendido a un tablero, o aún compra preprogramado. El contenido de un COCHECITO DE NIÑO, sin embargo, se pierde debido a las temperaturas altas necesarias para soldar el dispositivo a un tablero en una máquina de la soldadura de la onda. (Esto solamente es hecha peor por la impulsión reciente a la fabricación sin plomo .) El fabricante usar piezas del COCHECITO DE NIÑO debe proporcionar un mecanismo para programar el " del COCHECITO DE NIÑO; en-system" después de que se haya soldado en el lugar.

Las puertas especiales usadas en " de memoria Flash; leak" cargar (electrones) en un cierto plazo, causando la corrupción y la pérdida de datos. La resistencia del elemento de la memoria en el PCM es más estable, permitiendo la retención de los datos por años o una década, incluso en las temperaturas elevated. El aviso era algo de una sorpresa, y era especialmente notable para su bastante de alta densidad. El prototipo ofrece un tamaño de célula solamente de 46.7  nanómetro, que es incluso mejor que los dispositivos de destello comerciales actualmente disponibles. Aunque sea de destello los dispositivos incluso de capacidades más altas del estuvieran ya disponibles (64Gb, o 8  El GB, acaba de venir poner por ejemplo) a otros competidores del flash es generalmente una densidad mucho más baja. El único MRAM de la producción y los dispositivos de FeRAM son solamente 4  Mb, por ejemplo. La alta densidad de este dispositivo del COCHECITO DE NIÑO del prototipo sugiere que podría ser un competidor de destello verdadero, y no limitado para colocar papeles pues han sido estos otros dispositivos. Éste es especialmente verdad en el caso de NI el flash, que permiten la dirección del por-pedacito (el flash más común el NAND se puede alcanzar solamente en " banks" de muchos octetos a la vez), que tiene densidades generalmente retardadas del NAND y aparece ser densidad casi igual como este dispositivo del COCHECITO DE NIÑO.

El aviso de Samsung fue seguido por uno Intel y STMicroelectronics, que demostraron sus propios dispositivos del PCM en el foro 2006 del revelador de Intel en octubre. Demostraron un 128  Pieza del Mb que tenía fabbing muy recientemente comenzado en la línea de STMicroelectronics en Italia. Intel indicó que los dispositivos eran terminantemente prueba-de-concepto, pero esperan comenzar el muestreo dentro de meses, y tienen producción comercial extensa dentro de algunos años. Intel es ya el llevar NI el productor de destello, y aparece apuntar su PCM al mismo mercado que Samsung.

El PCM es también una tecnología prometedora en las industrias militares y aeroespaciales donde los efectos de radiación hacen el uso de memorias permanentes estándar tales como impráctico de destello. Los dispositivos de memoria del PCM han sido introducidos por los sistemas BAE, referidos como ABARROTAN, demandando la tolerancia de radiación excelente ( Rad-duro) y la inmunidad de Latchup . Además, BAE demanda una resistencia del ciclo de la escritura de 10⁸, que permitirá que sea un competidor para substituir los bailes de fin de curso y el EEPROMs en sistemas de espacio.

Compensación fundamental: inintencional contra phase-change intencional

La memoria Phase-change es susceptible a una compensación fundamental de involuntario contra phase-change prevista. Esto proviene sobre todo del hecho que phase-change es un proceso termal algo conducido que un proceso electrónico. Las condiciones termales que permiten la cristalización rápida no deben ser demasiado similares a las condiciones espera, e. temperatura ambiente. Si no la retención de los datos no puede ser sostenida. Con la energía de activación apropiada para la cristalización es posible tener cristalización de alta velocidad en las condiciones programadas mientras que tener cristalización muy lenta en el uso condiciona.

Cronología

septiembre de 1966 : Stanford Ovshinsky archiva la primera patente en tecnología del cambio de fase
junio de 1969 : La patente 3. autorizó demandas de Ovshinsky a las primeras la operación confiable de la memoria del cambio de fase
septiembre de 1970 : Gordon Moore publica la investigación en compartimiento de la electrónica
junio de 1999 : La empresa conjunta de Ovonyx se forma para comercializar tecnología del COCHECITO DE NIÑO
noviembre de 1999 : Lockheed Martin trabaja con Ovonyx en el COCHECITO DE NIÑO para los usos del espacio
febrero de 2000 : Intel invierte en Ovonyx, tecnología de las licencias
diciembre de 2000 : La microelectrónica del ST autoriza tecnología del COCHECITO DE NIÑO de Ovonyx
marzo de 2002 : Macronix presenta una solicitud de patente para el COCHECITO DE NIÑO del transistor-menos
julio de 2003 : Samsung comienza el trabajo sobre tecnología del COCHECITO DE NIÑO
2003 a 2005: las solicitudes de patente Cochecito de niño-relacionadas archivaron por Toshiba, Hitachi, Macronix, Renesas, Elpida, Sony, Matsushita, Mitsubishi, Infineon y más
agosto de 2004 : Tecnología del COCHECITO DE NIÑO de las licencias de Nanochip de Ovonyx para el uso en almacenaje de la punta de prueba de MEMS
agosto de 2004 : Samsung anuncia arsenal acertado del COCHECITO DE NIÑO 64Mbit
febrero de 2005 : Elpida autoriza tecnología del COCHECITO DE NIÑO de Ovonyx
septiembre de 2005 : Samsung anuncia arsenal acertado del COCHECITO DE NIÑO 256Mbit, importuna la corriente programada 400µA
octubre de 2005 : Inversión de los aumentos de Intel en Ovonyx
diciembre de 2005 ; Hitachi y Renesas anuncian el COCHECITO DE NIÑO 1.5volt con la corriente programada 100µA
diciembre de 2005 : Tecnología del COCHECITO DE NIÑO de las licencias de Samsung de Ovonyx
julio de 2006 : Los sistemas de BAE (antes Lockheed Martin) comienzan a vender el primer COCHECITO DE NIÑO comercial, una radiación endurecida ABARROTAN de la viruta 512Kx8
septiembre de 2006 : Samsung anuncia el dispositivo del COCHECITO DE NIÑO 512Mbit
octubre de 2006 : Intel y STMicroelectronics demuestran una viruta del COCHECITO DE NIÑO 128Mbit
diciembre de 2006 : Los laboratorios de investigación de IBM demuestran un prototipo 3 por 20 nanómetros
enero de 2007 : El Qimonda autoriza tecnología del COCHECITO DE NIÑO de Ovonyx
abril de 2007 : Fijan al principal oficial Justin Rattner de la tecnología de Intel para dar la primera demostración pública de la tecnología del COCHECITO DE NIÑO de la compañía (RAM phase-change)
octubre de 2007 : Hynix comienza a perseguir el COCHECITO DE NIÑO por tecnología de la autorización Ovonyx

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Dave Scherer

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