Memorie PRAM, la futura alternativa ai chip Flash

Memorie PRAM, la futura alternativa ai chip Flash

Una nuova tipologia di memoria potrebbe bilanciare le funzionalità delle soluzioni Flash, con una velocità sino a 500 volte superiore grazie al cambiamento di fase del materiale utilizzato

di Paolo Corsini pubblicata il , alle 14:30 nel canale Memorie
 

IBM, Matronix e Qimonda hanno sviluppato una nuova tipologia di memoria PRAM, o Phase-change Random Access Memory, che potrebbe porre nuovi livelli di velocità rispetto alle tradizionali memorie flash attualmente in commercio.

Questa tecnologia permetterebbe infatti di avere a disposizione memorie sino a 500 volte più veloci di quelle Flash, con un consumo complessivamente pari alla metà. In occasione dell'International Electron Devices Meeting, evento che si sta svolgendo in questi giorni a San Francisco, le 3 aziende hanno mostrato le caratteristiche tecniche di questa tecnologia, delineandone gli sviluppi futuri che potranno portare alla produzione dei primi prodotti.

Le caratteristiche tecniche delle memorie PRAM sono simili a quelle delle soluzioni Flash, in quanto anche queste sono di tipo non volatile mantenendo i dati al loro interno anche nel momento in cui viene a mancare l'alimentazione. Stando a quanto anticipato dalle 3 aziende sviluppatrici, le memorie PRAM possono essere scritte e riscritte un numero infinito di volte, al contrario delle soluzioni Flash. Queste memorie dovrebbero venir sviluppate utilizzando tecnologia produttiva a 20 nanometri, la cui adozione è attesa solo tra vari anni. Al momento attuale l'adozione di questa tecnologia produttiva è attesa attorno al 2015.

Hardware Upgrade ha già parlato di questa tecnologia in un recente focus, consultabile a questo indirizzo. Riassumiamo in breve il concetto di funzionamento su cui si basa la tecnologia. Il materiale scelto per l'archiviazione dell'informazione è di tipo cristallino, una lega di Germanio e Antimonio che, opportunamente portato ad una temperatura adeguata, cambia di fase.

La natura dei materiali vetrosi non porta però alla liquefazione immediata una volta superata di poco la temperatura di fusione, ma ad un "ammorbidimento", quanto basta per far mutare il comportamento degli atomi presenti nel materiale e avere così un materiale sfruttabile per avere in pochissimo tempo un substrato di memorizzazione. Il successivo raffreddamento, che potrà essere lento (10 ns!) o immediato, potrà fissare l'informazione o rendere il substrato adatto ad un nuovo processo di archiviazione.

Sul sito IBM è possibile scaricare un filmato, a dire il vero un po' criptico, sul processo appena menzionato. E' possibile scaricare un filmato in formato .AVI da 50 MB a questo indirizzo.

Samsung ha annunciato di voler avviare la produzione di memorie PRAM già dal 2008; in questo caso la tecnologia produttiva adottata non sarà quella a 20 nanometri, ma presumibilmente quella a 45 nanometri se non addirittura a 65 nanometri. Negli scorsi mesi Samsung ha mostrato un proprio prototipo di memoria PRAM, capace di una velocità di 30 volte superiore rispetto a quella delle soluzioni Flash.

Ulteriori informazioni sono disponibili a questo indirizzo.

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18 Commenti
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Fx13 Dicembre 2006, 14:44 #1
un salto tecnologico mica da scherzo in un settore importante e sempre più importante come quello delle memorie flash, che ormai trovano applicazioni ovunque: dalle penne usb all'elettronica embedded e di consumo (cellulari, fotocamere, pda, eccetera) ai dischi allo stato solido ad un nuovo layer di cache per i dischi tradizionali eccetera eccetera...
Diablix13 Dicembre 2006, 14:51 #2
Bellissimo, peccato che si parli del 2015... probabilmente nel frattempo inventeranno qualcosa di simile.
LCol8413 Dicembre 2006, 15:07 #3
Beh dai samsung parla di 2008, quindi un paio di anni...
boya13 Dicembre 2006, 15:29 #4
Le "PCM" o memorie a cambiamento di fase sono già in produzione per il testing, il loro funzionamento è abbastanza semplice: sfruttano delle sostanze dette calcogenuri (in particolare GST Germanio Antimonio e Tellurio) che cambiando fase passano dallo strato cristallino (abbastanza conduttivo) allo stato amorfo (molto meno conduttivo) e viceversa. Il cambiamento di stato avviene appunto tramite riscaldamento e successivo raffreddamento (lento per la struttura cristallina o veloce per quella amorfa) della cella; memorizzano quindi l'informazione cambiando resistenza. Comunque attualmente non si può certo parlare di un numero di cicli (program-erase) infinito, il grande stress termico interno alla cella danneggia il calcogenuro stesso rendendo alla lunga la cella inutilizzabile.
JohnPetrucci13 Dicembre 2006, 15:48 #5
Gli hard disk sono sempre più vicini al tramonto.......
Ogni giorno che passa, tecnologia, velocità e capienza delle memorie statiche fanno passi da gigante.
Redvex13 Dicembre 2006, 17:14 #6
E sarebbe anche ora che tramontassero del tutto
Pincus8213 Dicembre 2006, 17:17 #7

Infiniti cicli??

Per andare allo stato amorfo bisogna superare la temperatura di fusione e cercare di raffreddarlo velocemente, per ottenere uno stato cristallino invece basta superare una certa temperatura critice che permette il riordino degli atomi. Boya ha ragione, non credo proprio che abbiano scoperto un materiale in grado di resistere ad infiniti cicli di cambiamento di fase.
E' proprio questo il piu' grande problema di tutti i giganti dell'industria del semiconduttore che si sono buttati in questo progetto. La velocita' e la possibilita' di scalare queste memorie e' stato ampiamente dimostrato ma che resistano ad infiniti cicli e che abbiano una ritenzione altissima ci credo poco o quanto meno voglio vederlo con i miei occhi, sarei proprio curioso di leggere questo paper IEDM.
lucusta13 Dicembre 2006, 17:51 #8
non saprei quanto siano effettivamente confrontabili queste soluzioni con delle normali flash...
qui si parla di produzione a 20 nm, giustamente, perche' il cambiamento di fase di un materiale vetroso si ottiene ad una temperatura prossima agli 800°C (magari, con altri composti si puo' aere a temperature piu' basse), e voglio precisare che non e' una questione di calorie fornite, ma di temperatura e pressione, quindi si ottiene comunque ad alta temperatura (le calorie da fornire sono in rapporto alla massa, piu' e' piccola la cella, meno calorie ci vogliono, piu' e' rapido il riscaldamento/raffreddamento).
ci vuole poi una logica di controllo, a transistor naturalmente.
far convivere un transistor vicino ad una cella a 400-800°C mi pare gia' questo abbastanza difficile, in piu' fornire una quantita' di energia tale da far avvenire il cambiamento di fase transitorio, mi sembra anche questo poco competitivo rispetto ad una normale cella di memoria flash a 20nm (compariamo le mele con le mele e le pere con le pere!).
e' interessante per alcuni aspetti, ma questa tecnologia porta gia' da ora dei limiti di utilizzo.

il limite maggiore e' dovuto proprio alla temperatura di cambiamento di fase:
se si usano materiali che hanno il punto triplo a temperature relativamente basse, ci vuole meno energia, ma e' anche piu' probabile che un accidentale riscaldamento possa produrre il cambiamento del bit ed un dato abberrante; se ci si mantiene su elevate temperature, la logica di controllo deve sopportare queste temperature, perche' il tutto dev'essere molto miniaturizzato, in modo da utilizzare poca energia e di velocizzare l'operazione, quindi un transistor si trovera' molto piu' vicino a parti calde, che ne comprometterebbero il funzionamento, producendo un dato abberrante casuale, oltre al fatto che bisognerebbe gestire un componente che ha una temperatura media decisamente rilevante (non conviene certo portare il tutto a temperatura ambientale!)..
ecc ecc..

insomma, mipiacerebbe sapere la proiezione delle prestazioni di una flash a 20nm, prima di gridare al miracolo.
imayoda13 Dicembre 2006, 18:16 #9

@ Lcol84

Infatti Samsung produce più memorie di tutti e porta lo standard se vuole. 2 anni quindi
tarek13 Dicembre 2006, 18:30 #10
nel 2015 saremo tutti morti.

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