Pati anvan yo nan seri "Entwodiksyon nan SSD" te di lektè a sou istwa aparisyon kondui SSD, koòdone pou kominike avèk yo, ak faktè fòm popilè. Katriyèm pati a pral pale sou estoke done andedan kondui yo.
Nan atik anvan yo nan seri a:
Depo done nan kondui eta solid ka divize an de pati ki lojik: estoke enfòmasyon nan yon sèl selil ak òganize depo selil.
Chak selil nan yon kondwi eta solid magazen youn oswa plizyè ti enfòmasyon. Yo itilize plizyè kalite enfòmasyon pou konsève enfòmasyon. pwosesis fizik yo. Lè yo devlope kondui solid-state, yo te konsidere kantite fizik sa yo pou enfòmasyon kode:
- chaj elektrik (ki gen ladan memwa Flash);
- moman mayetik (memwa mayetorezistif);
- eta faz yo (memwa ak yon chanjman nan eta faz).
Memwa ki baze sou chaj elektrik
Enfòmasyon kode lè l sèvi avèk yon chaj negatif kache plizyè solisyon:
- iltravyolèt efase ROM (EPROM);
- ROM elektrik efase (EEPROM);
- Flash memwa.
Chak selil memwa se MOSFET pòtay k ap flote, ki estoke yon chaj negatif. Diferans li ak yon tranzistò MOS konvansyonèl se prezans yon pòtay k ap flote - yon kondiktè nan kouch dielectric la.
Lè yon diferans potansyèl kreye ant drenaj la ak sous epi gen yon potansyèl pozitif nan pòtay la, kouran ap koule soti nan sous nan drenaj. Sepandan, si gen yon diferans potansyèl ase gwo, kèk elektwon "kraze" kouch dielectric la epi fini nan pòtay k ap flote a. Fenomèn sa a rele .
Yon pòtay k ap flote chaje negatif kreye yon jaden elektrik ki anpeche kouran soti nan sous la nan drenaj. Anplis, prezans nan elektwon nan pòtay k ap flote a ogmante vòltaj la papòt nan ki tranzistò a vire sou. Avèk chak "ekri" nan pòtay k ap flote nan tranzistò a, kouch dielectric la se yon ti kras domaje, ki enpoze yon limit sou kantite sik re-ekri nan chak selil.
Dawon Kahng ak Simon Min Sze te devlope MOSFET k ap flote nan Bell Labs an 1967. Apre sa, lè etidye defo nan sikui entegre yo, li te remake ke akòz chaj la nan pòtay la k ap flote, vòltaj la papòt ki louvri tranzistò a chanje. Dekouvèt sa a te pouse Dov Frohman kòmanse travay sou memwa ki baze sou fenomèn sa a.
Chanje vòltaj papòt la pèmèt ou "pwograme" tranzistò yo. Tranzistò pòtay k ap flote pa pral limen lè vòltaj pòtay la pi gran pase vòltaj la papòt pou yon tranzistò san elektwon, men mwens pase vòltaj la papòt pou yon tranzistò ak elektwon. Ann rele valè sa a lekti vòltaj.
Memwa ki ka efase pwogramasyon pou lekti sèlman
An 1971, anplwaye Intel Dov Frohman te kreye yon tranzistò ki baze sou memwa ki rele Memwa ki ka efase pwogramasyon pou lekti sèlman (EPROM). Anrejistreman nan memwa te pote soti lè l sèvi avèk yon aparèy espesyal - yon pwogramè. Pwogramè a aplike yon vòltaj ki pi wo nan chip la pase yo itilize nan sikui dijital, kidonk "ekri" elektwon nan pòtay k ap flote nan tranzistò yo kote sa nesesè.
EPROM memwa pa t 'gen entansyon netwaye pòtay yo k ap flote nan tranzistò elektrik. Olye de sa, li te pwopoze pou ekspoze tranzistò yo nan gwo limyè iltravyolèt, foton yo ki ta bay elektwon yo enèji ki nesesè yo chape pòtay k ap flote a. Pou pèmèt limyè iltravyolèt antre byen fon nan chip la, yo te ajoute vè kwatz nan lojman an.
Froman te premye prezante pwototip EPROM li an fevriye 1971 nan yon konferans IC solid-eta nan Philadelphia. Gordon Moore te raple demonstrasyon an: “Dov te demontre modèl bit nan selil memwa EPROM yo. Lè selil yo te ekspoze a limyè iltravyolèt, ti moso yo te disparèt youn pa youn jiskaske logo Intel abitye a te konplètman efase. … Bat yo te disparèt, epi lè dènye a te disparèt, tout odyans lan te pete nan aplodisman. Atik Dov a te rekonèt kòm pi bon an nan konferans lan." — Tradiksyon atik la
Memwa EPROM pi chè pase aparèy memwa pou lekti sèlman (ROM) yo te itilize deja, men kapasite pou repwograme pèmèt ou debogaj sikui yo pi vit epi redwi tan ki nesesè pou devlope nouvo pyès ki nan konpitè.
Repwograme ROM ak limyè iltravyolèt se te yon zouti enpòtan, sepandan, lide reekri elektrik te deja nan lè a.
Elektrikman efase pwogramasyon memwa pou lekti sèlman
An 1972, twa Japonè: Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi ak Kiyoko Nagai te entwodwi premye memwa pou lekti sèlman ki ka efase elektrik (EEPROM oswa E2PROM). Apre sa, rechèch syantifik yo pral tounen yon pati nan patant pou aplikasyon komèsyal nan memwa EEPROM.
Chak selil memwa EEPROM konsiste de plizyè tranzistò:
- tranzistò pòtay k ap flote pou depo ti jan;
- tranzistò pou kontwole mòd lekti-ekri.
Konsepsyon sa a konplike anpil fil elektrik sikwi a, kidonk memwa EEPROM yo te itilize nan ka kote yon ti kantite memwa pa t kritik. EPROM te toujou itilize pou estoke gwo kantite done.
Flash memwa
Flash memwa, konbine pi bon karakteristik EPROM ak EEPROM, te devlope pa pwofesè Japonè Fujio Masuoka, yon enjenyè nan Toshiba, an 1980. Premye devlopman an te rele NOR Flash memwa epi, tankou anvan li yo, baze sou MOSFET k ap flote.
NOR flash memwa se yon etalaj ki genyen de dimansyon tranzistò. Pòtay tranzistò yo konekte ak liy mo a, epi drenaj yo konekte ak liy ti jan an. Lè yo aplike vòltaj nan liy mo a, tranzistò ki gen elektwon, se sa ki, estoke "yon sèl," pa pral louvri ak aktyèl pa pral koule. Baze sou prezans oswa absans aktyèl sou liy ti jan an, yo tire yon konklizyon sou valè ti jan an.
Sèt ane pita, Fujio Masuoka devlope memwa NAND Flash. Kalite memwa sa a diferan nan kantite tranzistò sou liy bit la. Nan memwa NOR, chak tranzistò konekte dirèkteman nan yon liy ti jan, pandan y ap nan memwa NAND, tranzistò yo konekte nan seri.
Lekti nan memwa sa a konfigirasyon se pi difisil: vòltaj ki nesesè pou lekti aplike nan liy ki nesesè nan mo a, ak vòltaj aplike nan tout lòt liy nan mo a, ki louvri tranzistò a kèlkeswa nivo chaj nan li. Depi tout lòt tranzistò yo garanti yo dwe louvri, prezans nan vòltaj sou liy lan ti jan depann sèlman sou yon sèl tranzistò, nan ki se vòltaj la li aplike.
Envansyon nan memwa NAND Flash fè li posib siyifikativman konprese kous la, mete plis memwa nan menm gwosè a. Jiska 2007, kapasite memwa te ogmante pa diminye pwosesis fabrikasyon chip la.
An 2007, Toshiba te prezante yon nouvo vèsyon memwa NAND: NAND vètikal (V-NAND), konnen tou kòm 3D NAND. Teknoloji sa a mete yon anfaz sou mete tranzistò nan plizyè kouch, ki pèmèt ankò sikwi pi dans ak kapasite memwa ogmante. Sepandan, konpaksyon sikwi pa ka repete endefiniman, kidonk lòt metòd yo te eksplore pou ogmante kapasite depo a.
Okòmansman, chak tranzistò te estoke de nivo chaj: zewo lojik ak youn ki lojik. Yo rele apwòch sa a Selil sèl-nivo (SLC). Kondwi ak teknoloji sa a yo trè serye epi yo gen yon kantite maksimòm sik reekri.
Apre yon tan, li te deside ogmante kapasite nan depo nan depans lan nan rezistans mete. Se konsa, kantite nivo chaj nan yon selil se jiska kat, epi yo te rele teknoloji a Selil milti-nivo (MLC). Apre sa te vini Selil Triple Nivo (TLC) и Kwadwilatè Selil Nivo (QLC). Pral gen yon nouvo nivo nan tan kap vini an - Penta-Level Cell (PLC) ak senk bit pou chak selil. Bits yo plis anfòm nan yon sèl selil, se pi gwo kapasite nan depo nan menm pri a, men mwens rezistans nan mete.
Konpaksyon nan kous la pa diminye pwosesis teknik la ak ogmante kantite Bits nan yon sèl tranzistò afekte negatif done yo ki estoke. Malgre lefèt ke EPROM ak EEPROM itilize menm tranzistò yo, EPROM ak EEPROM ka estoke done san pouvwa pou dis ane, pandan y ap memwa Flash modèn ka "bliye" tout bagay apre yon ane.
Itilizasyon memwa Flash nan endistri espas la difisil paske radyasyon gen yon efè prejidis sou elektwon yo nan pòtay k ap flote yo.
Pwoblèm sa yo anpeche Flash memwa vin lidè enkontestab nan domèn depo enfòmasyon. Malgre lefèt ke kondui ki baze sou memwa Flash yo gaye toupatou, rechèch ap fèt sou lòt kalite memwa ki pa gen dezavantaj sa yo, ki gen ladan estoke enfòmasyon nan moman mayetik ak eta faz.
Memwa magnetorezistif
Enfòmasyon kode ak moman mayetik parèt an 1955 nan fòm memwa sou nwayo mayetik. Jiska mitan ane 1970 yo, memwa ferit te kalite prensipal memwa. Lekti yon ti jan nan kalite sa a memwa te mennen nan demagnetization nan bag la ak pèt enfòmasyon. Kidonk, apre yo fin li yon ti jan, li te dwe ekri tounen.
Nan devlopman modèn nan memwa magnetoresistive, olye pou yo bag, yo itilize de kouch nan yon ferromagnet, separe pa yon dyelèktrik. Yon kouch se yon leman pèmanan, ak dezyèm lan chanje direksyon mayetizasyon. Lekti yon ti jan nan yon selil sa a desann nan mezire rezistans a lè w ap pase kouran: si kouch yo magnetize nan direksyon opoze, Lè sa a, rezistans a se pi gwo e sa a ekivalan a valè "1".
Ferrite memwa pa mande pou yon sous pouvwa konstan kenbe enfòmasyon an anrejistre, sepandan, jaden an mayetik nan selil la ka enfliyanse "vwazen an", ki enpoze yon limit sou konpaksyon sikwi a.
Dapre Kondwi SSD ki baze sou memwa Flash san kouran dwe kenbe enfòmasyon pou omwen twa mwa nan yon tanperati anbyen nan 40 ° C. Ki fèt pa Intel pwomès yo estoke done pou dis ane nan 200 ° C.
Malgre konpleksite nan devlopman, memwa magnetoresistive pa degrade pandan itilizasyon epi li gen pi bon pèfòmans nan mitan lòt kalite memwa, ki pa pèmèt kalite memwa sa a yo dwe ekri.
Faz chanjman memwa
Twazyèm kalite memwa pwomèt la se memwa ki baze sou chanjman faz. Kalite memwa sa a itilize pwopriyete chalcogenides pou chanje ant eta cristalline ak eta amorphe lè yo chofe.
Chalkojenid — konpoze binè nan metal ak gwoup 16yèm (6yèm gwoup sougwoup prensipal la) nan tablo peryodik la. Pa egzanp, CD-RW, DVD-RW, DVD-RAM ak Blu-ray disk itilize germanium telluride (GeTe) ak antimwàn (III) telluride (Sb2Te3).
Rechèch sou itilizasyon tranzisyon faz pou depo enfòmasyon te fèt nan ane 1960 yo ane pa Stanford Ovshinsky, men Lè sa a, li pa t 'vini nan aplikasyon komèsyal yo. Nan ane 2000 yo, te gen enterè renouvle nan teknoloji a, Samsung patante teknoloji ki pèmèt ti jan chanje nan 5 ns, ak Intel ak STMicroelectronics ogmante kantite eta a kat, kidonk double kapasite posib.
Lè chofe pi wo a pwen k ap fonn, chalcogenide pèdi estrikti cristalline li yo epi, lè refwadisman, vin tounen yon fòm amorphe karakterize pa gwo rezistans elektrik. Nan vire, lè chofe nan yon tanperati ki pi wo a pwen an kristalizasyon, men anba a pwen an k ap fonn, chalcogenide la retounen nan yon eta cristalline ak yon nivo ki ba nan rezistans.
Memwa chanjman faz pa mande pou "rechaje" sou tan, epi tou li pa sansib a radyasyon, kontrèman ak memwa ki chaje elektrik. Kalite memwa sa a ka kenbe enfòmasyon pou 300 ane nan yon tanperati 85 ° C.
Yo kwè ke devlopman nan teknoloji Intel 3D Crosspoint (3D XPoint) Li itilize tranzisyon faz pou estoke enfòmasyon. 3D XPoint yo itilize nan kondui memwa Intel® Optane™, ki di yo gen pi gwo andirans.
Konklizyon
Konsepsyon fizik la nan kondui solid-state te sibi anpil chanjman sou plis pase mwatye yon syèk nan istwa, sepandan, chak nan solisyon yo gen dezavantaj li yo. Malgre popilarite nye Flash memwa, plizyè konpayi, tankou Samsung ak Intel, ap eksplore posiblite pou kreye memwa ki baze sou moman mayetik.
Diminye mete selil yo, konpakte yo, ak ogmante kapasite jeneral kondwi a se zòn ki kounye a pwomèt pou plis devlopman nan kondui eta solid.
Ou ka teste pi fre kondui NAND ak 3D XPoint jodi a kounye a nan nou an .
Èske w panse ke teknoloji pou estoke enfòmasyon sou chaj elektrik yo pral ranplase pa lòt moun, pou egzanp, disk kwatz oswa memwa optik sou nanokristal sèl?
Sous: www.habr.com