Сегодня время автономной работы мобильных устройств продлен на два способа – программное обеспечение (технологии энергосбережения в мобильных ОС) и аппаратных средств (увеличение емкости батареи). В последнее время сталкивается с проблемами в момент, когда производитель решит снизить толщину и общие размеры устройства. Samsung нашла выход из ситуации. Новая разработка эффективных полупроводниковых подразделения южнокорейского производителя позволит вдвое увеличить плотность энергии в аккумуляторах мобильных устройств. А все благодаря слою графена – прочного, хорошо проводящего энергию материала, наносимого на кремниевой подложке источника питания. Известно, что попытки реализации этой технологии были приняты в соединенных ШТАТАХ, но и Samsung, дошла дальше всех. Высокая плотность энергии имеет обратную сторону – снижение срока службы аккумулятора (количество циклов зарядки/разрядки), но Samsung утверждает, что все предусмотрела, и проблем с этим не будет. Объем разработки – от смартфонов до автомобилей. Выход на потребительский рынок требует еще 2-3 года.
Как улучшить характеристики памяти с изменяемым фазовым состоянием
Есть несколько технологий изготовления энергонезависимой памяти с произвольным доступом, которая в перспективе должна стать альтернативой широко распространённой флеш-памяти NAND. Недавно мы рассказывали о резистивной методике — RRAM, или ReRAM. Основная идея RRAM заключается в том, что диэлектрики, которые в нормальном состоянии имеют очень высокое сопротивление, после приложения достаточно высокого напряжения могут сформировать внутри себя проводящие нити низкого сопротивления и, по сути, превратиться из диэлектрика в проводник. То есть материал фактически является управляемым постоянным резистором с двумя или более переключаемыми уровнями сопротивления.
Сегодня поговорим об энергонезависимой памяти с изменяемым фазовым состоянием, обозначающейся как PCM, PRAM или даже PCRAM.
Иллюстрация Shutterstock.
Теперь японские исследователи из Ассоциации низковольтной электроники и Цукубского университета отрапортовали о создании новой технологии, значительно улучшающей характеристики РСМ-памяти. Утверждается, что по сравнению с существующими методиками предложенный способ позволяет сократить время записи и требующуюся силу тока на 90% и более при одновременном увеличении циклов перезаписи до 100 млн.
Почти все существующие прототипы РСМ-накопителей используют халькогениды в сочетании с германием, сурьмой и теллуром (GeSbTe). При нагревании до высокой температуры (более 600 °C) халькогенидная составляющая материала теряет свою кристаллическую структуру. При остывании она превращается в аморфную стеклоподобную форму, а электрическое сопротивление возрастает. При нагревании халькогенида до температуры выше его точки кристаллизации, но ниже температуры плавления он переходит в кристаллическое состояние с куда более низким сопротивлением.
Японцы предлагают применять вместо GeSbTe плёнку с химической формулой GeTe/Sb2Te3. При записи информации напряжение питания равно 0,4 В, что вдвое меньше по сравнению с предыдущими разработками.
Ожидается, что предложенная технология будет готова к выводу на рынок в 2018–2020 годах.
Существуют и другие методы улучшения характеристик памяти с изменяемым фазовым состоянием. Так, для снижения энергопотребления может использоваться особая схема кодирования данных в микрочипах РСМ. Технология основана на том, что процессы чтения/записи имеют асимметричный характер: переход из одного состояния в другое требует интенсивного нагрева в течение короткого времени, а обратный переход происходит при меньшем, но более продолжительном нагреве. Учёные показали, что при помощи комбинирования методов динамического и целочисленного линейного программирования можно минимизировать количество перемещений битов данных. Это позволяет улучшить показатели энергетической эффективности, а также повысить долговечность ячеек.
Подготовлено по материалам Tech-On!.