УльтраОЗУ

UltraRAM — это торговая марка и технология устройств хранения данных , которая находится в стадии разработки. Факультет физики и инженерии Ланкастерского университета в сотрудничестве с кафедрой физики Уорика опубликовал статью ^[1] в журнале передовых электронных материалов, предлагающих усовершенствование технологии энергонезависимой памяти. Ее описывают как технологию хранения данных, которая «сочетает в себе энергонезависимость памяти для хранения данных, такой как флэш-память, со скоростью, энергоэффективностью и долговечностью рабочей памяти, такой как DRAM », что означает, что она может хранить данные, такие как жесткий диск. ^[2] Хотя команда из Ланкастера провела несколько базовых экспериментов, чтобы продемонстрировать принципы в действии, UltraRAM на данный момент остается в основном теоретическим. ^[3] Исследователи из Ланкастерского университета говорят, что продолжается дальнейшая работа по улучшению качества, оптимизации процесса изготовления, а также внедрению и масштабированию устройств UltraRAM. ^[4]

История [ править ]

В 2023 году была создана компания Quinas для дальнейшего развития Ultraram. ^[5]

Концепция памяти [ править ]

ULTRARAM — это зарядовая память, логическое состояние которой определяется наличием или отсутствием электронов в FG (передних воротах). ФГ электрически изолирован от управляющего затвора (УЗ) диэлектриком Al2O3 , а от нижележащего канала — InAs / AlSb TBRT- гетероструктурой . Присутствие электронов в FG (определяющее состояние логического 0) истощает носители в основном канале InAs n-типа, уменьшая его проводимость. Таким образом, состояние заряда ФГ и, следовательно, логическое состояние памяти считывается неразрушающим способом путем измерения тока через канал при подаче напряжения между контактами истока (S) и стока (D). Последним компонентом памяти является задний затвор InAs (BG), который позволяет подавать напряжение вертикально на стек затворов для различных операций.

Новинкой, лежащей в основе памяти, является структура TBRT (Triple Barrier Resonant Tunneling ), которая, в отличие от однослойных барьеров, может переключаться из состояния с высоким электросопротивлением в состояние с высокой проводимостью путем приложения всего лишь ±2,5 В. Это достигается за счет Тщательный расчет толщины барьеров AlSb и слоев квантовых ям InAs . Когда память находится в состоянии удержания, т. е. когда к устройству не приложено напряжение, основные состояния электронов в квантовых ямах TBRT несовпадены друг с другом и энергетически значительно превышают заселенность электронов при 300 К в InAs FG и канальных слоях. . Действительно, нелетучесть усиливается основными состояниями квантовой ямы, имеющими необычно высокую энергию для резонансно-туннельной структуры. Это связано с сочетанием сверхтонких квантовых ям и чрезвычайно низкой эффективной массы электронов в InAs. В этом состоянии TBRT обеспечивает большой барьер, предотвращающий перенос электронов в ФГ или из него. Однако приложение подходящего смещения к устройству меняет зона проводимости так, чтобы основные состояния квантовой ямы TBRT совпадали с состояниями занятых электронов в канале (во время работы программы) или FG (во время операции стирания). Это позволяет электронам быстро перемещаться через область TBRT в заданном направлении благодаря быстрому квантовомеханическому процессу резонансного туннелирования. Из-за требуемого низкого напряжения и низкой емкости на единицу площади устройства по сравнению с DRAM , сверхнизкая энергия переключения логического состояния, составляющая 10 ⁻¹⁷ J прогнозируются для памяти ULTRARAM размером 20 нм, что на два и три порядка меньше, чем у DRAM и флэш-памяти соответственно. Однако прежде чем эта сверхнизкая энергия переключения может быть реализована путем изготовления устройств нанометрового масштаба, необходимо сначала понять и оптимизировать фундаментальные свойства устройств микронного масштаба. Прототипы устройств ULTRARAM, выращенные на подложках GaAs, ранее демонстрировали ограниченное экспериментом, а не устройством, энергонезависимое удерживание 10 ⁵ с и выносливость 10 ⁶ циклы программного стирания . ^[1]

Операции [ править ]

Заряженный ФГ определяется как логический «0», а отсутствие заряда – как логическая «1». Циклы программирования и стирания для зарядки и разрядки FG соответственно используют импульсы напряжения ≤±2,55 В на CG.

канальные транзисторы InAs с субмикронными размерами элементов и подпороговым размахом <100 мВ/декабрь. Ранее были продемонстрированы ^[6] Следовательно, благодаря диапазону порогового напряжения 350 мВ в устройствах, разработанных командой Ланкастера, можно ожидать, что контраст тока 0/1 ULTRARAM улучшится до трех декад с внедрением нормально выключенного канала. Такое улучшение контраста 0/1 за счет тщательной модификации канала позволит создавать массивы памяти с новой архитектурой ОЗУ высокой плотности . ^[1]

Значение [ править ]

ULTRARAM на кремниевых устройствах фактически превосходит предыдущие воплощения технологии на полупроводниковых пластинах из соединений GaAs , демонстрируя (экстраполированное) время хранения данных не менее 1000 лет, высокую скорость переключения (для размера устройства) и циклическое стирание программ не менее 10 миллионов. , что в сто-тысячу раз лучше флэш-памяти. Профессор Манус Хейн с факультета физики в Ланкастере, который возглавляет работу, сказал: «ULTRARAM по кремнию — это огромный шаг вперед для наших исследований, позволяющий преодолеть очень серьезные проблемы с материалами, такие как большое несоответствие кристаллической решетки , переход от элементарных полупроводников к сложным и различия в тепловое сжатие». ^[2]

Похвалы [ править ]

11 августа 2023 года он получил награду «Самый инновационный стартап с флэш-памятью» на 17-м саммите флэш-памяти (FMS 2023). ^[7]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с Ходжсон, Питер Д.; Лейн, Доминик; Кэррингтон, Питер Дж.; Делли, Евангелия; Бинленд, Ричард; Хейн, Манус (5 января 2022 г.). «ULTRARAM: низкоэнергетическая, долговечная, полупроводниковая память на кремнии» . Передовые электронные материалы . 8 (4): 2101103. doi : 10.1002/aelm.202101103 . ISSN 2199-160X . S2CID 248070399 .
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Массовое производство революционной компьютерной памяти впервые приближается с появлением ULTRARAM на кремниевых пластинах» . ScienceDaily . Проверено 8 апреля 2022 г.
^ « Прорыв в UltraRAM может объединить хранилище и оперативную память в один компонент» . ПКМир . Проверено 8 апреля 2022 г.
^ Марк Тайсон (10 января 2022 г.). «Прорыв UltraRAM привносит в кремниевые технологии новые технологии памяти и хранения» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 8 апреля 2022 г.
^ Марк Тайсон (26 сентября 2023 г.). «Демонстрационный прототип чипа UltraRAM, обеспечивающий финансирование для проверки коммерческого потенциала» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 26 сентября 2023 г.
^ Чанг, Юго-Запад; Ли, Сюй; Окленд, Р.; Ван, Юго-Запад; Ван, Швейцария; Контрерас-Герреро, Р.; Бхувалка, КК; Дорнбос, Г.; Васен, Т.; Голландия, MC; Веллианитис, Г. (30 января 2014 г.). «InAs N-MOSFET с рекордными характеристиками I _on = 600 мкА/мкм при I _off = 100 нА/мкм (V _d = 0,5 В)» . Международная конференция IEEE по электронным устройствам , 2013 г. стр. 16.1.1–16.1.4. дои : 10.1109/IEDM.2013.6724639 . ISBN 978-1-4799-2306-9 . S2CID 10847457 .
^ «Саммит Flash Memory объявляет победителей конкурса Best of Show 2023» . kalkinemedia.com . 12 августа 2023 г. Проверено 28 сентября 2023 г.

Внешние ссылки [ править ]

Насер, Хусейн (19 января 2022 г.). «Изменит ли ULTRARAM правила игры?» . Ютуб .

Промо-ролик: https://www.youtube.com/watch?v=iz-sYyfojw4

[:0-1] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с Ходжсон, Питер Д.; Лейн, Доминик; Кэррингтон, Питер Дж.; Делли, Евангелия; Бинленд, Ричард; Хейн, Манус (5 января 2022 г.). «ULTRARAM: низкоэнергетическая, долговечная, полупроводниковая память на кремнии» . Передовые электронные материалы . 8 (4): 2101103. doi : 10.1002/aelm.202101103 . ISSN 2199-160X . S2CID 248070399 .

[:1-2] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б «Массовое производство революционной компьютерной памяти впервые приближается с появлением ULTRARAM на кремниевых пластинах» . ScienceDaily . Проверено 8 апреля 2022 г.

[3] « Прорыв в UltraRAM может объединить хранилище и оперативную память в один компонент» . ПКМир . Проверено 8 апреля 2022 г.

[4] Марк Тайсон (10 января 2022 г.). «Прорыв UltraRAM привносит в кремниевые технологии новые технологии памяти и хранения» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 8 апреля 2022 г.

[5] Марк Тайсон (26 сентября 2023 г.). «Демонстрационный прототип чипа UltraRAM, обеспечивающий финансирование для проверки коммерческого потенциала» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 26 сентября 2023 г.

[6] Чанг, Юго-Запад; Ли, Сюй; Окленд, Р.; Ван, Юго-Запад; Ван, Швейцария; Контрерас-Герреро, Р.; Бхувалка, КК; Дорнбос, Г.; Васен, Т.; Голландия, MC; Веллианитис, Г. (30 января 2014 г.). «InAs N-MOSFET с рекордными характеристиками I _on = 600 мкА/мкм при I _off = 100 нА/мкм (V _d = 0,5 В)» . Международная конференция IEEE по электронным устройствам , 2013 г. стр. 16.1.1–16.1.4. дои : 10.1109/IEDM.2013.6724639 . ISBN 978-1-4799-2306-9 . S2CID 10847457 .

[FMS2023-7] «Саммит Flash Memory объявляет победителей конкурса Best of Show 2023» . kalkinemedia.com . 12 августа 2023 г. Проверено 28 сентября 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]