ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣHΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΣΜΗΜΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΠΙΣΗΜΩΝ ΟΡΓΑΝΩΗ ΚΑΙ ΛΕΙΣΟΤΡΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΙΚΩΝ ΤΣΗΜΑΣΩΝ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ 2012
Επιζκόπηζη ηων εξελίξεων αναθοπικά με ηιρ μνήμερ ζηαθεπήρ λειηοςπγίαρ (non-volatilememories)
MARSEL KIKINO Α.Μ :280322 EMAIL: marsel_kikino@hotmail.com
1
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Ειζαγωγή ………………………………………………………………………...3 1.1 Εηζαγσγή………………………………………………………………………...3 1.2 Η ηζηνξία ησλ κλεκώλ ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο...……………………………...3 1.3 Σύπνη NVM………………………………………………………………….…...6 2. Εζηίαζη ζηην ηελεςηαία δεκαεηία (2000- ζήμεπα)…………………...……8 2.1 Η εμέιημε ησλ NVM (2000- ζήκεξα)…………………………………………..8 2.2 PCM vs FLASH…………………………………………………………....…..10 2.3 MRAM vs PCM…………………………………………………………….…..10 3. Νέερ ηάζειρ για ηο μέλλον………………………………..………………......11 3.1 Οη κειινληηθέο πξννπηηθέο ησλ NVM…………………………………….....11 ςμπεπάζμαηα……………………………………………………………...….....11 Βιβλιογπαθία………………………………………………………………….…..12
ΚΑΣΑΛΟΓΟ ΧΗΜΑΣΩΝ
1. ρήκα 1……………………………………………………………………………3 2. ρήκα 2……………………………………………………………………………5 3. ρήκα 3……………………………………………………………………………6 4. ρήκα 4……………………………………………………………………………8 5. ρήκα 5……………………………………………………………………………9
2
1.Ειζαγωγή
1.1 Ειζαγωγή Παιηόηεξα,
ε
πινπνίεζε
ησλ
ζηνηρεηώλ
ηεο
κλήκεο
γηλόηαλ
κε
κηθξνζθνπηθνύο καγλεηηθνύο δαθηπιίνπο. Οη ηειεπηαίνη καγλεηίδνληαλ είηε δεμηόζηξνθα, γηα λα απνδώζνπλ ηελ κηα «δπαδηθή» θαηάζηαζε, είηε αξηζηεξόζηξνθα γηα λα απνδώζνπλ ηελ άιιε. Γηα ηελ καγλήηηζε ηνπο ρξεζηκνπνηνύληαη ειεθηξνθόξνη αγσγνί πνπ πεξλνύζαλ από ην θέληξν ηνπο. Έηζη αλάινγα κε ηελ θνξά ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο πνπ δηαπεξλνύζε ηνπο αγσγνύο επηηπγραλόηαλ δεμηόζηξνθε ε αξηζηεξόζηξνθε καγλήηηζε. Με ηνλ ηξόπν απηό, ν καγλεηηζκόο ησλ καγλεηηθώλ δαθηπιίσλ ήηαλ κόληκνο
θαη
κπνξνύζε λα κεηαβιεζεί κε αιιαγή ηεο θνξάο ηνπ ξεύκαηνο ηνπ αγσγνύ πνπ ηνλ δηαπεξλνύζε. Δελ ήηαλ ζπλεπώο αλαγθαία ε δηαηήξεζε ηεο καγλεηηθήο κλήκεο κε ζπλερή ηξνθνδνζία ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο. Απιώο ε καγλεηηθή κλήκε
ήηαλ
δπλαηό λα παξακέλεη ακεηάβιεηε θαη λα
δηαηεξεί ηα
πιεξνθνξηαθά δεδνκέλα γηα όζν δηάζηεκα ήηαλ επηζπκεηό. Απηό είρε σο απνηέιεζκα ηελ επάλνδν ζηελ πξνεγνπκέλε θαηάζηαζε, ζηελ πεξίπησζε πνπ ε κεραλή, γηα νπνηνδήπνηε ιόγν θαη θπξίσο
κεηά από δηαθνπή ηεο
ηξνθνδνζίαο κε ειεθηξνληθό ξεύκα, δηάθνπηε ηε ιεηηνπξγία ηεο. Γηα απηό ην ιόγν, ε καγλεηηθή κλήκε θαη γεληθά θάζε είδνο κλήκεο πνπ δελ απαηηεί ηξνθνδνζία γηα λα δηαηεξήζεη ηα ζηνηρεηά πνπ πεξηέρεη, νλνκάδεηαη ζηαζεξή κλήκε (non volatile memory).
1.1 Η ιζηοπία ηων μνημών ζηαθεπήρ λειηοςπγίαρ Η ηδέα ηεο απνκνλσκέλεο πύιεο, πξνηάζεθε γηα πξώηε θνξά από ηνλ Δξ Kahng
ηεο
Bell
ραξαθηεξηζηηθά
Laboratories ην απνζήθεπζεο
ηνπ
1967,
αιιά
θνξηίνπ,
δελ επεηδή
δηαζέηεη επαξθή δηξθόλην
(Zr)
ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηελ πισηή πύιε θαη νη κεξίδεο πιεπξηθό ηνίρσκα ηεο πισηήο πύιε είραλ εθηεζεί ζηνλ αέξα (ρήκα 1).
3
Στήμα 1 11 Si σπόστρωμα 16 μονωτής
17 πλωτή πύλη 18 Si σπόστρωμα 19 πύλη έλεγτο
Σν 1971 αλαθηήζεθε από ηνλ Frohman-Bentchkowsky
ε πξώηε πξαθηηθή
δηάηαμε EPROM, ζηελ νπνία ελζσκαηώζεθε ε δνκή ηεο απνκνλσκέλεο πύιεο ρξεζηκνπνηώληαο ηελ ηερλνινγία κνλήο πύιεο poly-Si, είλαη γλσζηή ζαλ FAMOS (Floating gate Avalanche injection MOS) p-θαλαιηνύ 2 kbit. Σν 1972 θαηαζθεπάζζεθε ε πξώηε δηάηαμε κλήκεο ρξεζηκνπνηώληαο ηελ ηερλνινγία poly-Si δηπινύ επηπέδνπ, ε νπνία παξνπζηάζζεθε ζαλ κλήκε SAMOS (Stacked gate Avalanche injection MOS) p-θαλαιηνύ 2 kbit. Η πηνζέηεζε ηεο δνκήο SAMOS γηα ηελ πινπνίεζε ηεο κλήκεο EPROM κε θύηηαξν έλα κόλν ηξαλδίζηνξ πξνηάζεθε ην 1977 θαη παξνπζηάζηεθε σο SIMOS (Stacked gate Injection MOS) n-θαλαιηνύ 8 kb. ήκεξα, ην θύηηαξν θάζε ζύγρξνλεο κλήκεο UV-EPROM έρεη ηε δνκή SIMOS. Η πξώηε δηάηαμε κλήκεο ηύπνπ ΕEPROM, ε νπνία θαηαζθεπάζζεθε κε ηελ ηερλνινγία δηπιήο πνιύ-θξπζηαιιηθήο
πύιεο
n-θαλαιηνύ,
πξνηάζεθε
ην
1980
θαη
παξνπζηάζηεθε ζαλ EΕPROM 16 kbit. Η δνκή ηνπ ηξαλδίζηνξ απνζήθεπζεο ζηε κλήκε EΕPROM αλαθέξεηαη σο FLOTOX (FLOating gate Thin OXide). Σν ιεπηό ζηξώκα νμεηδίνπ πάλσ από ηελ πεξηνρή ηεο εθξνήο ζηε δνκή FLOTOX επέηξεςε ηελ ειεθηξηθή εγγξαθή/ δηαγξαθή ζηε δηάηαμε. Σν θύηηαξν ηεο πξώηεο κνληέξλαο κλήκεο FLASH πξνηάζεθε από ηνλ Masuoka θαη άιινπο ην 1984 θαη αλαθέξεηαη σο θύηηαξν ηξηπινύ πνιύ-θξπζηαιιηθνύ Si κε δηαρσξηζκέλε πύιε. ηελ πιήξε θαη γξήγνξε δηαγξαθή όισλ ησλ θπηηάξσλ ηεο ζπζηνηρίαο νθείιεηαη θαη ην όλνκα FLASH ηεο κλήκεο απηήο.
4
ήκεξα, ην όλνκα FLASH ρξεζηκνπνηείηαη γηα θάζε EEPROM, ζηελ νπνία νιόθιεξε ε κλήκε ή κεγάινο αξηζκόο θπηηάξσλ ηεο, πνπ νλνκάδεηαη ηκήκα (block) κλήκεο, δηαγξάθεηαη ειεθηξηθά θαη ηαπηόρξνλα. Σν πην δεκνθηιέο θύηηαξν ηεο κλήκεο FLASH πξνηάζεθε ην 1985 από ηνλ Mukherjee θαη άιινπο. Η δνκή ηνπ θπηηάξνπ απηνύ είλαη όπσο ηε δνκή SIMOS ηεο κλήκεο UV-EPROM κε δύν ηξνπνπνηήζεηο: (1) Σν βάζνο ηνπ πεγαδηνύ δηάρπζεο ηεο επαθήο ηεο πεγήο είλαη βαζύηεξν θαη κε αλνκνηόκνξθε λόζεπζε (graded junction) γηα λα κπνξεί λα αληέμεη ηελ εθαξκνδόκελε πςειή ηάζε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο δηαγξαθήο (source erase), θαη (2) ην πάρνο ηνπ νμεηδίνπ κεηαμύ ηεο FG θαη ηνπ ππνζηξώκαηνο είλαη θαηά πνιύ ιεπηόηεξν (~10 nm) από απηό ηεο UV-EPROM (>30 nm), έηζη ώζηε λα επηηξέπεηαη ε δηέιεπζε ηνπ ειεθηξνληθνύ θνξηίνπ κέζα από απηό (κεραληζκόο ζήξαγγαο F-N) θαηά ηε ιεηηνπξγία ηεο δηαγξαθήο. ήκεξα ε δνκή απηή αλαθέξεηαη ζπρλά σο ETOX (Eprom Tunnel OXide), νλνκαζία ε νπνία είλαη εκπνξηθά θαηνρπξσκέλε από ηελ εηαηξία INTEL. Εμαηηίαο ησλ πιενλεθηεκάησλ ζηηο δηεξγαζίεο θαηαζθεπήο θαη νινθιήξσζεο, ε δνκή ETOX απνηειεί ζήκεξα ζρεδόλ ηελ απνθιεηζηηθή επηινγή ησλ κεγαιύηεξσλ θαηαζθεπαζηώλ κλήκεο FLASH ζηνλ θόζκν (Intel, AMD, Toshiba, Samsung, ST Microelectronics). Σα ζεκεξηλά θύηηαξα ηεο κλήκεο FLASH είλαη θπξίσο ζπλδπαζκνί ησλ δνκώλ SIMOS θαη FLOTOX, κε κνξθή είηε δηαρσξηζκέλεο πύιεο (split gate) είηε επηθαιππηόκελεο πύιεο (stacked gate). Οη δνκηθέο ηνπο παξαιιαγέο νθείινληαη θπξίσο ζηνλ ηξόπν πξνγξακκαηηζκνύ θαη δηαγξαθήο ηνπο.
5
Η ηζηνξηθή εμέιημε ησλ δηαηάμεσλ NVM θαίλεηαη ζην ρήκα (2).
EPROM
EEPROM
FLASH MEMORY
ρήκα 2
6
1.2 Σύποι NVM Οη κλήκεο MOS κόληκεο απνζήθεπζεο δηαηεξνύλ ην πεξηερόκελό ηνπο αθόκα θη όηαλ δηαθνπεί ε ηάζε ηξνθνδνζίαο ρσξίο λα ρξεηάδνληαη ηε ιεηηνπξγία αλαλέσζεο. Χσξίδνληαη ζε κλήκεο αλάγλσζεο/ εγγξαθήο (RWM) θαη αλάγλσζεο κόλν (ROM).
Στήμα 3 1. ROM Οη κλήκεο ROM, όπσο ππνδειώλεη ην όλνκα, δελ επηηξέπνπλ αιιαγή ζην πεξηερόκελό ηνπο. Αλάινγα πξνο ηνλ αξρηθό ηξόπν πξνγξακκαηηζκνύ ηνπο δηαθξίλνληαη ζε Mask ROM, θαη ζε One Time Programmable ROM (OTP ROM, ή απιά PROM). Η κλήκε Mask ROM, ε νπνία επίζεο θαηαζθεπάζηεθε γηα πξώηε θνξά από ηελ εηαηξία Intel ην 1970, πξνγξακκαηίδεηαη ζην εξγνζηάζην θαηαζθεπήο κε ρξήζε θαηάιιειεο κάζθαο ε νπνία επηηξέπεη ηελ θαηαζθεπή θπηηάξσλ (ζπλήζσο MOS ηξαλδίζηνξ) ζε επηιεγκέλεο ζέζεηο κέζα ζηε κλήκε.
7
ηελ πεξίπησζε ηεο PROM, αξρηθά θαηαζθεπάδνληαη ηξαλδίζηνξ ζε όιεο ηηο ζέζεηο κέζα ζηε κλήκε θαη ζηε ζπλέρεηα ε κλήκε πξνγξακκαηίδεηαη κε δηνρέηεπζε απμεκέλνπ ξεύκαηνο ζε επηιεγκέλα ηξαλδίζηνξ, κε απνηέιεζκα ηα θύηηαξα απηά λα απνκνλώλνληαη (πξαθηηθά λα κελ ππάξρνπλ).. 2. RWM (Non Volatile RWM ε NVRWN) Η κλήκε NVRWM, πνπ πιένλ αλαθέξνληαη απιά σο non-volatile (ΝVΜ), καδί κε
ηε
δπλαηόηεηα
ηεο
κόληκεο
απνζήθεπζεο
επηηξέπεη
θαη
ηνλ
επαλαπξνγξακκαηηζκό ηεο. ε όιεο ηηο κλήκεο FG (floating gate) ΝVΜ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απνζήθεπζε ελόο δπαδηθνύ ςεθίνπ ην ηξαλδίζηνξ απνκνλσκέλεο πύιεο (floating gate transistor, FG T). Αλάινγα κε ηνλ ηξόπν δηαγξαθήο ηνπο, νη κλήκεο FG ΝVΜ ηαμηλνκνύληαη ζε:
a) UV erasable PROM (EPROM) Σν θύηηαξν ηεο κλήκεο EPROM είλαη κηθξό (1 FG T cell), αιιά ην πεξηερόκελν ηεο κλήκεο δηαγξάθεηαη εμνινθιήξνπ εθηόο ζπζηήκαηνο κε ππεξηώδε αθηηλνβνιία (δηαδηθαζία ε νπνία απαηηεί πεξίπνπ 20 ιεπηά θαη δαπαλεξό δηαθαλέο παξάζπξν ζηε ζπζθεπαζία ηεο κλήκεο).
b) Electrically erasable PROM (EEPROM) H κλήκε EEPROM επηηξέπεη ηελ ειεθηξηθή δηαγξαθή εληόο ζπζηήκαηνο θαη ζε επίπεδν ελόο bit, (ζπλήζσο ε δηαγξαθή γίλεηαη αλά byte, δειαδή αλά 8 bit) απαηηεί όκσο κεγαιύηεξν θύηηαξν κλήκεο από ηελ EPROM (1 FG T cell θαη 1select T).
c) FLASH Η βαζηθή ηδέα ηεο κλήκεο FLASH (κεξηθέο θνξέο αλαθέξεηαη θαη σο FLASH EEPROM) είλαη λα ζπλδπάζεη ηε κεγάιε ππθλόηεηα ησλ EPROMs (1 FG T cell) κε ηελ εληόο ζπζηήκαηνο ειεθηξηθή δηαγξαθή ησλ EEPROMs, κε αληάιιαγκα ηελ πεξηνξηζκέλε ιεηηνπξγηθόηεηα. Η δηαγξαθή ζηε κλήκε FLASH δε γίλεηαη αλά byte αιιά αλά κεγάια ηκήκαηα (blocks), ηππηθνύ κεγέζνπο 64 KByte (block erase).
8
2. Εζηίαζη ζηην ηελεςηαία δεκαεηία (2000- ζήμεπα)
2.1 Η εξέλιξη ηων NVM (2000- ζήμεπα) Η ηερλνινγία ησλ κλεκώλ ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο ηελ ηειεπηαία δεθαεηία έρεη πξνρσξήζεη κε γξήγνξνπο ξπζκνύο. Οη ηύπνη ησλ κλεκώλ ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο, νη νπνίνη έρνπλ αλαπηπρζεί κε κεγάιν ξπζκό είλαη ην FLAS, PCM θαη ΜRAM. Αο αλαθέξνπκε έλα gadget πνπ δελ ππήξρε θαλ ην έηνο 2000, αιιά έρεη αιιάμεη ηνλ πνιηηηζκό καο θαη ηνλ ηξόπν πνπ δνύκε ζήκεξα, 99% από καο έρεη ζήκεξα ηνπιάρηζηνλ έλα MP3 player, ππνινγηζηή ηακπιέηα, GPS, e-reader ή έμππλν ηειέθσλν.(ρήκα 4) Ση έρνπλ όιεο απηέο νη ζπζθεπέο θνηλό; Έλα πξάγκα, είλαη όια εμαηξεηηθά θνξεηά, θαη ραξαθηεξηζηηθό είλαη όηη ιόγσ ηεο επηηπρίαο αραιίλσηε ηεο κλήκεο Flash. ρήκα 4 καο δείρλεη πσο έρεη απμεζεί θαη ζα απμεζεί αθόκα πεξηζζόηεξα ην 2013 ε ρξήζε ησλ ΝΑΝD FLASH ζην Smart Phones.
ρήκα 4
Η αλάπηπμε θαη ε σξίκαλζε ησλ NAND Flash σο κηα πξνζηηή, κλήκε ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο , ζηεξεάο θαηάζηαζεο ιύζε απνζήθεπζεο δεδνκέλσλ βνήζεζε θιεηήξα ζε κηα επνρή ηεο θηλεηήο ηερλνινγίαο. 9
Μαο επέηξεςε λα εθεύξνπλ ηα gadgets πνπ απιά δελ ζα δνπιέςεη αλ ελζσκαησζεί κε πεξηζηξεθόκελεο θηλήζεηο πηαηέια. Ωζηόζν, κεηά από κηα δεθαεηία από ηελ επαλάζηαζε ζηελ βηνκεραλία ηεο ηερλνινγίαο Flash έρεη θζάζεη ζηα όξηά ηεο γηα πεξαηηέξσ αλάπηπμε. Γηα λα απμεζεί ε κέγηζηε ρσξεηηθόηεηα θαηαζθεπαζηέο ηνπ Flash έρνπλ ηε ζπξξίθλσζε ηεο απόζηαζεο κεηαμύ ησλ ηξαλδίζηνξ ζε flash chips θαηά ηε δηάξθεηα ησλ εηώλ. Σν 2000 ε ηερλνινγία Flash έρεη θαηαζθεπαζηεί ρξεζηκνπνηώληαο έλα 180λαλνκέηξσλ δηαδηθαζία. ήκεξα, ε ζύγρξνλε NAND Flash θύηηαξα είλαη θαηά ην κεγαιύηεξν κέξνο θαηαζθεπάδεηαη ρξεζηκνπνηώληαο κηα δηαδηθαζία 32nm, κε θάπνηα αηκνξξαγία αηρκήο θαηαζθεπαζηέο ηε κεηάβαζε ζε κηα δηαδηθαζία 24nm. Σν κόλν πξόβιεκα κε απηό είλαη όηη ην Flash ζπλερίδεη λα ζπξξηθλώλεηαη γίλεηαη όιν θαη ιηγόηεξν αμηόπηζηεο. Από ηνλ Απξίιην ηνπ 2011, ε ζεσξεηηθή Flash ειάρηζην κέγεζνο ησλ θπηηάξσλ είλαη 19nm. Πέξα από απηό ην ζεκείν, ε ζηαζεξόηεηα ηνπ Flash γίλεηαη ηδηαίηεξα ύπνπηε. Καζώο πιεζηάδνπκε ην όξην ηεο ηερλνινγίαο Flash, είλαη θξόληκν λα θνηηάμνπκε πξνο ην κέιινλ θαη λα εμεηάζεη κεξηθά ειπηδνθόξα κλήκεο ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο, ζηεξεάο θαηάζηαζεο ηερλνινγίεο απνζήθεπζεο πνπ κπνξεί λα πεηύρεη κλήκε Flash ζε θηλεηέο ζπζθεπέο καο. Φάζη-Αλλαγή μνήμηρ Όπσο Flash, θάζε-αιιαγή κλήκεο (γλσζηόο θαη σο PRAM ή PCM) είλαη κλήκε ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο, ζηεξεάο θαηάζηαζεο κλήκε ηνπ ππνινγηζηή. Δηαηεξεί ηηο πιεξνθνξίεο όηαλ απελεξγνπνηεζεί θαη δελ έρεη θηλνύκελα κέξε. ε αληίζεζε κε FLAS, ην νπνίν ιεηηνπξγεί κε ηελ αιιαγή ηεο ειεθηξνληθήο ρξέσζεο είλαη απνζεθεπκέλα κέζα ζηηο πύιεο γηα λα νξίζεηε έλα θνκκάηη σο 1 ή 0, PCM ρξεζηκνπνηεί ειεθηξηθό ξεύκα γηα λα παξάγεη ζεξκόηεηα, ε νπνία αιιάδεη έλα πνηήξη chalcogenide κεηαμύ θξπζηαιιηθώλ θαη άκνξθσλ θξάηε λα νξίζεηε έλα θνκκάηη σο 1ή 0.
10
Μagnetoresistive μνήμη RAM Μagnetoresistive RAM (γλσζηόο θαη σο MRAM) είλαη κηα άιιε είλαη κλήκε ζηαζεξήο ιεηηνπξγίαο, ηερλνινγία ζηεξεάο θαηάζηαζεο έρεη ζε εμέιημε από ηα κέζα ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1990. MRAM απνζεθεύεη ηα δεδνκέλα κε ηε ρξήζε καγλεηηθώλ επηβάξπλζε, ζε αληίζεζε κε ειεθηξηθό θνξηίν. MRAM απνηειείηαη από δεύγε κηθξνζθνπηθώλ ζηδεξνκαγλεηηθώλ πιάθεο πνπ απαξηίδνπλ ηα θύηηαξα κλήκεο. Κάζε θύηηαξν απνηειείηαη από δύν καγλεηηθά ζηξώκαηα πνπ ρσξίδνληαη από έλα κνλσηηθό ζηξώκα(ρήκα 5).
ρήκα 5
Κάζε θύηηαξν κπνξεί λα αιινησζεί από έλα καγλεηηθό πεδίν πνπ πξνθαιείηαη από ην νπνίν θαζνξίδεη ηελ πνιηθόηεηα ησλ καγλεηηθώλ ζηξσκάησλ παξάιιεια πξνζαλαηνιηζκό ή ζε αληη-παξάιιειν πξνζαλαηνιηζκό. Οη δηαθνξεηηθέο θαηεπζύλζεηο πξνζδηνξίζεη αλ ην bit έρεη νξηζηεί ζε 1 ή 0.
2.2 PCM vs FLASH PCM έρεη αξθεηά ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε Flash: 1.PCM κπνξεί λα γξάςεη απνηειεζκαηηθά ηα δεδνκέλα 30x γξεγνξόηεξα. Σν ζηνηρείν κλήκεο κπνξεί λα αιιάμεη ηελ θαηάζηαζε ελόο θαη κόλν θνκκάηη από 1 ζε 0. ην Flash, αλ έλα θνκκάηη έρεη νξηζηεί ζε 0, ν κόλνο ηξόπνο πνπ κπνξεί λα αιιάμεη ζε 1 είλαη ην ζβήζηκν έλα νιόθιεξν νηθνδνκηθό ηεηξάγσλν ησλ bits.
11
2.PCM κπνξεί λα θιηκαθσζεί ζε 0,0467 λαλόκεηξα ρσξίο θακία απώιεηα ηεο αμηνπηζηίαο. 3.PCM είλαη πην αλζεθηηθό από ην Flash. Flash θύηηαξα απνδνκνύληαη γξήγνξα, επεηδή ε έθξεμε ηεο ηάζεο θαηά κήθνο ηνπ θειηνύ πξνθαιεί ππνβάζκηζε. Μόιηο ηα θύηηαξα αξρίδνπλ εμεπηειηζηηθή, δηαξξένπλ ειεθηξηθό θνξηίν πξνθαιώληαο ηε δηαθζνξά θαη ηελ απώιεηα ησλ δεδνκέλσλ. Flash κλήκε είλαη ζρεδηαζκέλα γηα πεξίπνπ 5000 γξάθεη αλά ηνκέα, θαη νη πεξηζζόηεξεο ζπζθεπέο ρξεζηκνπνηνύλ θνξνύλ ηζνπέδσζε λα ηνπο ζηαζεξό έσο 1 εθαηνκκύξην θύθινπο εγγξαθήο. 4. PCM δηαζπά επίζεο κε ηε ρξήζε, ιόγσ ηεο ζεξκηθήο δηαζηνιήο θαη ηε κεηαλάζηεπζε κέηαιιν αιιά κε πνιύ βξαδύηεξν ξπζκό. Θεσξεηηθά ζα έπξεπε λα ππνκέλνπλ PCM έσο 100 εθαηνκκύξηα θύθινπο εγγξαθήο. 5.PCM παξνπζηάδεη κεγαιύηεξε αληνρή ζηελ αθηηλνβνιία θαη επνκέλσο κπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ ζηηο δηαζηεκηθέο θαη ζηξαηησηηθέο εθαξκνγέο
2.3 MRAM vs PCM MRAM έρεη πνιιά θαη ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ζε ζρέζε κε θιαο θαη PCM: 1.MRAM κπνξεί λα δηαβάζεη θαη λα γξάςεη πην γξήγνξα, θαη κπνξεί λα γίλεη ζε πνιύ κηθξόηεξε θιίκαθα. Όπσο PCM, κόλν θνκκάηηα κπνξεί λα αιιάδεη από 1 ζε 0 ρσξίο λα ρξεηάδεηαη λα δηαγξάςεηε έλα νιόθιεξν νηθνδνκηθό ηεηξάγσλν. 2.MRAM ππνβαζκίδεη ζεκαληηθά πην αξγή από ό, ηη είηε από Flash ή PCM. Όπσο PCM, MRAM παξνπζηάδεη επίζεο πςειόηεξε αληίζηαζε ζε αθηηλνβνιία θαη
επνκέλσο
κπνξνύλ
λα
ρξεζηκνπνηεζνύλ
ζηηο
δηαζηεκηθέο
θαη
ζηξαηησηηθέο εθαξκνγέο όηη ην Flash δελ είλαη θαηάιιειν
12
3. Νέερ ηάζειρ για ηο μέλλον
3.1 Οι μελλονηικέρ πποοπηικέρ ηων μνήμων ζηαθεπήρ λειηοςπγίαρ Η βαζηθέο κειινληηθέο πξννπηηθέο έρνπλ λα θάλεη κε ηα FLASH, MRAM θαη PCM. Πξώηα, πνιινί εηδηθνί πηζηεύνπλ ζήκεξα όηη νη ηερλνινγηθέο θαηλνηνκίεο, όπσο ε εθαξκνγή γξαθείνπ, ζα επηηξέςεη ηελ ηερλνινγία γηα λα κεησζεί ζηα 10nm, ρσξίο απώιεηα ηεο επζηάζεηαο. Αλ απηό είλαη αιήζεηα, FLASH κπνξεί λα εμαθνινπζεί λα είλαη ε θπξίαξρε κλήκε ζε θνξεηέο ζπζθεπέο γηα πνιιά ρξόληα ζην κέιινλ. Δεύηεξν, MRAM ζα κπνξνύζε λα αληηθαηαζηήζεη όιεο ηηο κλήκεο ζην κέιινλ, θαζηζηώληαο ην κηα θαζνιηθή ηερλνινγία απνζήθεπζεο. Θα πξέπεη λα πξνζθέξνπλ ηαρύηεηεο θνληά ζε απηή ηεο SRAM, κε ππθλόηεηεο πνπ πξνζεγγίδεη εθείλε ησλ DRAM, ελώ είλαη ζε ζέζε λα απνζεθεύνπλ πιεξνθνξίεο όηαλ ε εμνπζία απνκαθξύλεηαη όπσο ην FLASH ή EEPROM. Σξίην, όπσο
είπακε θαη πξνεγνύκελνο PCM ή MRAM είλαη θαηά πνιύ
θαιύηεξεο ζε FLASH κε πνιινύο ηξόπνπο αιιά είλαη πνιύ πην αθξηβό λα θαηαζθεπαζηνύλ από ην FLASH.Άξα ε κείσζε ηνπ θόζηνο θαηαζθεπήο ζα είλαη κηα πξννπηηθή γηα PCM ή MRAM ζην κέιινλ γηα λα είλαη πην ρξήζηκεο
13
ςμπεπάζμαηα Η κλήκεο ζηαζεξήο ιεηηνπξγία έρνπλ αλαπηπρζεί κε κεγάιν ξπζκό θαη έρνπλ αιιάμεη ησλ ηξόπν δσήο καο. Πιένλ παίδνπλ κεγάιν ξνιό ζηελ βηνκεραλία ησλ κλεκώλ θαη ζηελ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο. Μέρξη ζηηγκήο, κεγαιύηεξε επηηπρία έρνπλ θάλεη ηα FLASH,ηα νπνία ρξεζηκνπνηνύληαη ζηα gadget. Η ρξεζηκόηεηα ησλ FLASH απμάλεηαη από ρξόλν ζε ρξόλν, πξάγκα πνπ ζα θάλεη ηνπο επηζηήκνλεο λα πξνζπαζήζνπλ λα βειηηώζνπλ ηελ ιεηηνπξγία ηνπο. Εάλ ζην κέιινλ MRAM ζα κπνξέζεη λα έρεη ηαρύηεηα θνληά ζε απηή ηεο SRAM κε ππθλόηεηεο πνπ πξνζεγγίδεη DRAM ηόηε ζα γίλεη Επαλάζηαζε ζηελ ηερλνινγία ησλ κλεκώλ. Η κλήκεο
ζηαζεξήο ιεηηνπξγία ζα παίδνπλ
θαζαξηζηηθό ξνιό ζην καθξηλό κέιινλ.
14
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Εηζαγσγή Ισάλλεο Σζαθλάθεο, Αλδξέαο Φιώξνο «Εηζαγσγή ζηηο Σερλνινγίεο ηεο Πιεξνθνξηθήο θαη ησλ Επηθνηλσληώλ» 2007 Α. Μνδηλόο Ι. Ράπηεο P. Normand
«ύλζεζε Ναλν-Κξπζηάιισλ
Ηκηαγσγνύ κέζσ Ινληηθήο Δέζκεο Πνιύ Χακειήο Ελέξγεηαο θαη Δηαηάμεηο Μλήκεο» 2004 www.eeexplore.ieee.org Shunpei Yamazaki «History and Future Perspective of Nonvolatile Memory» Εζηίαζε ζηελ ηειεπηαία δεθαεηία (2000- ζήκεξα) www.nnvm.itri.org.tw www.infosetcisland.com www.pdl.cmv Artycle by Ken Lee (October 2012) www.eeexplore.ieee.org Νέεο ηάζεηο γηα ην κέιινλ www.eeexplore.ieee.org Artycle by Ken Lee (October 2012) Shunpei Yamazaki «History and Future Perspective of Nonvolatile Memory»
15