یک خاطره که بر همه آنها مسلط است؟ مواد جدید “superlattice” نوید یک دنیای کارآمد از حافظه جهانی را می دهد
آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چیپ حافظه عالی چگونه خواهد بود؟ خوب، باید سریعتر از بهترین DRAM باشد، داده ها را برای چندین دهه ذخیره کند تا بتوان از آن مانند حافظه فلش استفاده کرد، و برای کارایی بالا از هر دو انرژی کمتری استفاده کرد. ممکن است این یک رویا به نظر برسد، اما تیمی از محققان نمونه اولیه ماده ای را توسعه داده اند که می تواند پله ای برای تحقق آن باشد.
البته این ایده جدیدی نیست و ما در گذشته در مورد پیشرفت های ULTRARAM صحبت کرده ایم. این نیز در مرحله تحقیق و توسعه است، اما این پتانسیل را دارد که به بازار بیاید، زیرا در حال حاضر به طور کامل طبق برنامه کار می کند. تنها مشکل این است که تولید باید به میزان قابل توجهی افزایش یابد و هزینه ها قبل از استفاده به جای DRAM و فلش NAND کاهش یابد.
با این حال، تیمی از دانشمندان دانشگاه استنفورد مقاله ای را در ژورنال نیچر (از طریق علم زنده) که توسعه یک ماده نیمه هادی جدید را توصیف می کند که می تواند روی هم چیده شود تا یک ابرشبکه تشکیل شود و آن را به عنوان پایه ای برای مدار حافظه ایده آل می کند.
تراشههایی که برای DRAM در رایانههای شخصی و VRAM در کارتهای گرافیک خود استفاده میکنیم، عمدتاً بر اساس لایههای مکرر سیلیکون، فلز و عایقها هستند. در اعماق آنها میلیاردها سلول متشکل از ترانزیستورها و خازن هایی وجود دارد که به طور موقت شارژ را ذخیره می کنند، که به نوبه خود برای برچسب زدن اطلاعات دیجیتال استفاده می شود. اگرچه DRAM بسیار سریع است، اما یک مشکل بزرگ دارد: به طور طبیعی شارژ بسیار سریع از بین می رود، بنابراین سلول ها باید به طور منظم تجدید شوند.
در انتهای دیگر مقیاس فلش NAND قرار دارد. تقریباً به همان روش کار می کند، اما از ولتاژ بالا برای محدود کردن شارژ در یک “جعبه” عایق استفاده می کند، به این معنی که داده ها را می توان برای مدت زمان بسیار طولانی ذخیره کرد. فلش، که بیشتر به عنوان حافظه غیر فرار شناخته می شود، در حافظه های SSD و حافظه های USB برای ذخیره داده ها برای سال ها استفاده می شود.
متأسفانه در مقایسه با DRAM بسیار کند است و سلول ها به مرور زمان فرسوده می شوند. آنچه مورد نیاز است نوعی حافظه است که همه مزایا را داشته باشد اما هیچ معایبی نداشته باشد تا بتوان از آن به عنوان حافظه فرار استفاده کرد. و حافظه غیر فرار این هدف نهایی GST467 است، مخلوطی از آنتیموان، ژرمانیوم و تربیوم که به گفته نویسندگان مقاله می تواند به عنوان پایه ای برای حافظه نهایی و جهانی استفاده شود.
پس چرا این بهتر از ULTRARAM است؟ اول، سلولهای ساخته شده از این ماده به ولتاژ عملیاتی بسیار پایینتری نسبت به رقبا (0.7 ولت در مقابل 2.5 ولت) نیاز دارند که تا حد زیادی به کنترل مصرف انرژی (و در نتیجه تولید گرما) کمک میکند. این مقاله همچنین ادعا میکند که ماده جدید برای پیادهسازی با فنآوریهای فعلی تولید نیمهرسانا نسبت به مواد مشابه به اصطلاح تغییر فاز مناسبتر است.
با این حال، در حالی که ULTRARAM نزدیک به استقرار در بازار است، البته در مناطقی که به حافظه بسیار کمی نیاز دارند (مانند اینترنت اشیا، اینترنت اشیا، دستگاهها)، GST467 هنوز در مرحله آزمایشگاهی توسعه است. محققان امیدوارند که علاقه صنعت حافظه را به خود جلب کنند تا ببینند آیا می توان کار آنها را تا حدی افزایش داد که تولید در مقیاس بزرگ از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.
در حال حاضر، با این حال، آینده نزدیک همه چیز در مورد DDR5 و GDDR7 فوق سریع برای حافظه فرار است، که دومی اواخر امسال عرضه می شود. سامسونگ، میکرون و دیگران نیز میلیاردها دلار برای تولید تراشه های حافظه فلش با ظرفیت بالا برای بهترین SSD ها سرمایه گذاری کرده اند، بنابراین بعید است به این زودی ها این تلاش ها را کنار بگذارند.