Создан чип памяти на фазовых переходах

В результате совместной работы исследователей компаний IBM, тайваньской Macronix и германской Qimonda создан действующий прототип PCRAM-памяти, сообщает Daily Tech.

Новые чипы будут энергонезависимыми (им не требуется внешнее питание для сохранения информации), процесс записи информации потребует вдвое меньше энергии, они будут работать гораздо быстрее (до 500 раз). Поперечный разрез ячейки имеет размеры 3х20 нм, что намного меньше любого другого устройства флэш-памяти. Память на фазовых переходах особенно перспективна для разнообразных мобильных приложений.

У флэш-памяти есть ограничения по числу записей - она становится ненадежной после 100 тыс. циклов. Для таких применений, как карты памяти в цифровых устройствах, это может быть несущественно, однако в оперативной памяти ПК или буферной памяти в сетевых хранилищах это может стать серьезным недостатком. Есть у нынешних чипов флэш-памяти и недостатки в части перспективы дальнейшей миниатюризации.

В основе принципа PCRAM лежат изменения в небольшом фрагменте полупроводникового сплава, который при протекании через него электрического тока быстро меняет свою структуру. Эта структура может быть либо кристаллической с низким электрическим сопротивлением, либо неупорядоченной аморфной фазой с гораздо более высоким сопротивлением.

Фазовое состояние определяется амплитудой и продолжительностью токового импульса, который нагревает материал. При нагреве происходит плавление, атомы начинают двигаться неупорядоченно. Быстрое отключение тока приводит к застыванию расплава в виде аморфной фазы. Если же отключать ток постепенно, с характерным временем около 10 нс, то замораживание приведет к формированию кристалла с более высокой упорядоченностью. Как кристаллическая, так и аморфная фазы стабильны, поэтому чип и является энергонезависимым, в отличие от DRAM-памяти.

Новый сплав является антимонидом германия (GeSb), в который добавлены некоторые другие легирующие элементы. Исследователи научились управлять свойствами сплава и выяснили особенности процессов его кристаллизации. На структуру сплава подана патентная заявка.

Работы в этом направлении ведут многие другие компании. По сути память на фазовых переходах использует тот же принцип, что и при записи CD-RW и DVD-RW-дисков, только в случае дисков фазовый переход на оптическом носителе происходит под действием лазерного излучения, а не тока.