Pjesët e kaluara të ciklit "Hyrja në SSD" i kanë treguar lexuesit historinë e shfaqjes së SSD-ve, ndërfaqet e bashkëveprimit me to dhe faktorët e njohur të formës. Pjesa e katërt do të flasë për ruajtjen e të dhënave brenda njësive.
Në artikujt e mëparshëm të ciklit:
Ruajtja e të dhënave në njësitë solide mund të ndahet në dy pjesë logjike: ruajtja e informacionit në një celulë dhe organizimi i ruajtjes së celulave.
Ădo celulĂ« e njĂ«sisĂ« solide ruan njĂ« ose disa bitĂ« informacioni. PĂ«r ruajtjen e informacionit pĂ«rdoren procese tĂ« ndryshme . GjatĂ« zhvillimit tĂ« njĂ«sive solide janĂ« shqyrtuar madhĂ«si fizike tĂ« ndryshme pĂ«r kodimin e informacionit:ngarkesat elektrike
- (përfshirë memorjen Flash); momentet magnetike
- (memoria magnetoresistive); gjendjet fazore
- (memoria me ndryshim të gjendjes fazore). Memoria e bazuar në ngarkesat elektrike
Kodimi i informacionit me ngarkesë negative është baza e disa zgjidhjeve:
Kodimi i informacionit me anë të ngarkesës negative është në thelb të disa zgjidhjeve:
- memoria EPROM e fshirë me rreze ultravioletë;
- memoria EEPROM e fshirë elektrikisht;
- Memoria Flash.
Ădo qelizĂ« e memories Ă«shtĂ« njĂ« transistor MOSFET me dyert plavĂ«ruese, nĂ« tĂ« cilin ruhet njĂ« ngarkesĂ« negative. Ndryshimi i tij nga njĂ« transistor MOSFET i zakonshĂ«m Ă«shtĂ« prania e dyert plavĂ«ruese â njĂ« drejtues nĂ« shtresĂ«n dielektrike.
Kur krijohet një diferencë potenciali mes drenazhit dhe burimit dhe ka një potencial pozitiv në dyert, do të rrjedhë një rrymë nga burimi në drenazh. Megjithatë, me një diferencë potenciale mjaft të madhe disa elektrone "kalojnë" përmes shtresës dielektrike dhe përfundojnë në dyert plavëruese. Ky fenomen quhet .
Dyert plavëruese me ngarkesë negative krijojnë një fushë elektrike që pengon kalimin e rrymës nga burimi në drenazh. Për më tepër, prania e elektroneve në dyert plavëruese rrit tensionin e pragut, në të cilën hapet transistor. Me çdo "shkrim" në dyert plavëruese të transistorit, shtresa dielektrike dëmtohet pak, çka imponon një kufizim në numrin e cikleve të riprogramimit të çdo qelize.
Transistorët MOS me një derë të lëvizshme u zhvilluan nga Dawon Kahng dhe Simon Min Sze në Bell Labs në vitin 1967. Më vonë, gjatë hetimeve të defekteve në qarqet e integruara, u vërejt se ndryshimi i tensionit të pragut, për shkak të ngarkesës në derën e lëvizshme, kishte ndikuar në hapjen e transistorit. Ky zbulim nxiti Dov Frohman të fillonte punën mbi memorjen e bazuar në këtë fenomen.
Ndryshimi i tensionit të pragut lejon "programimin" e transistorëve. Transistorët me ngarkesë në derën e lëvizshme nuk do të hapen kur të aplikohet një tension më i madh se tensioni i pragut për një transistor pa elektrone, por më i vogël se tensioni i pragut për një transistor me elektrone. Le të quajmë këtë vlerë tensioni i leximit.
Memoria e Programueshme e Lexueshme dhe e Fshishme
NĂ« vitin 1971, Dov Frohman nga Intel krijoi njĂ« memorje tĂ« fshishme nĂ« transistorĂ«, e quajtur Memoria e Programueshme e Lexueshme dhe e Fshishme (EPROM). Regjistrimi nĂ« memorie bĂ«hej me ndihmĂ«n e njĂ« pajisjeje speciale â programuesi. Programuesi aplikon njĂ« tension mĂ« tĂ« lartĂ« nĂ« çip se sa ai qĂ« pĂ«rdoret nĂ« qarqet digjitale, duke "regjistruar" kĂ«shtu elektronet nĂ« kapakĂ«t flotues tĂ« trancistorĂ«ve, aty ku Ă«shtĂ« e nevojshme.
Në memorien EPROM nuk ishte parashikuar pastrimi i kapakëve flotues të trancistorëve në mënyrë elektrike. Në vend të kësaj, propozoheshin ndikimi mbi trancistorët me një rrezatim të fortë ultravjollcë, fotonët e të cilit u japin energji elektronëve, e nevojshme për të lënë kapakun flotues. Për të siguruar aksesin e ultravjollcës në brendësi të çipit, një qelq kuarc i është shtuar trupit.
Fro-man para herĂ« tĂ« parĂ« prezantoi prototipin e tij EPROM nĂ« shkurt 1971 nĂ« njĂ« konferencĂ« pĂ«r mikroçipet e ngurta nĂ« Filadelfia. Gordon Moore e kujton demostrimin: «Dov tregoi njĂ« model bitĂ«sh nĂ« qelizat e memories EPROM. Kur qelizat ishin ndikuar nga drita ultraviolet, bitĂ«t zhdukeshin njĂ« pĂ«r njĂ«, deri sa logoja e panjohur e Intel u fshi plotĂ«sisht. ... BitĂ«t po humbnin, dhe kur i fundit nga ta u zhduk, e gjithĂ« audienca shpĂ«rtheu nĂ« duarplasje. Artikulli i Dov u shpall si mĂ« i miri nĂ« konferencë». â PĂ«rkthim i artikullit
Memoria EPROM është më e shtrenjtë se pajisjet e tjera të ruajtjes së përhershme «të njëpërdorimshme» (ROM), por mundësia e riprogramimit lejon që skemat të rregullohen më shpejt dhe zvogëlon kohën për zhvillimin e pajisjeve të reja.
Riprogramimi i ROM-it me dritë ultraviolet ishte një përparim të rëndësishëm, megjithatë, ideja e riprogramimit elektrik ishte tashmë «në ajër».
Memoria e Programueshme e Fshirshme Elektrolitike
Në vitin 1972, tre japonezë: Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi dhe Kiyoko Nagai prezantuan memorien e parë të përhershme të fshirshme elektrikisht (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, EEPROM ose E2PROM). Më pas, studimet e tyre do të bëhen pjesë e patentave për realizimet komerciale të memorjes EEPROM.
Ădo qelizĂ« e memorie EEPROM pĂ«rbĂ«het nga disa transistorĂ«:
- transistor me sobë të lundrueshme për ruajtjen e një bitti;
- transistor për menaxhimin e modit të leximit-shkrimit.
Kjo konstrukcion e komplikon shumë wiringun e skemës elektrike, prandaj memorja EEPROM u përdor në rastet kur volumi i vogël i memories nuk ishte kritik. Për ruajtjen e një sasi të madhe të të dhënave, vazhdoi të përdorej EPROM.
Memoria Flash
Memoria Flash, duke bashkuar karakteristikat më të mira të EPROM dhe EEPROM, u zhvillua nga profesori japonez Fujio Masuoka, inxhinier i kompanisë Toshiba, në vitin 1980. Zhvillimi i parë u quajt Memoria Flash e tipit NOR dhe, si paraardhësit e saj, bazohet në transistorë MOP me sobë të lundrueshme.
Memoria Flash e tipit NOR është një matricë dy-dimensionale tranzistore. Derat e tranzistorëve janë të lidhur me linjën e fjalëve, ndërsa shkarkimet janë në linjën e bitëve. Kur aplikohet tension në linjën e fjalëve, tranzistorët që përmbajnë elektrone, domethënë që ruajnë "një", nuk do të hapen dhe aktuali nuk do të rrjedhë. Nga prania ose mungesa e aktuait në linjën e bitëve përcaktohet vlera e bitit.
Pas shtatë vjetësh, Fujio Masuoka zhvilloi Flash-memorinë e tipit NAND. Ky lloj memorie ndryshon në sasinë e tranzistorëve në linjën e bitit. Në memorien e tipit NOR çdo tranzistor është i lidhur drejtpërdrejt me linjën e bitit, ndërsa në memorien NAND, tranzistorët janë të lidhur në seri.
Leximi nga memoria e tillë është më i ndërlikuar: në linjën e fjalës së nevojshme aplikohet tensioni i nevojshëm për të lexuar, ndërsa në të gjitha linjat e tjera të fjalëve aplikohet tensioni që hap tranzistorin, pavarësisht nga niveli i ngarkesës në të. Duke qenë se të gjithë tranzistorët e tjerë janë të hapur me siguri, prania e tensionit në linjën e bitëve varet vetëm nga një tranzistor, të cilit i është aplikuar tensioni i leximit.
Zbulimi i memories Flash të tipit NAND lejon një komprimim të konsiderueshëm të skemës, duke vendosur një volum më të madh të memories në të njëjtat përmasa. Deri në vitin 2007, volumi i memories u rrit me anë të zvogëlimit të procesit të prodhimit të çipit.
Në vitin 2007, kompania Toshiba paraqiti një version të ri të memories NAND: Vertical NAND (V-NAND), i njohur gjithashtu si 3D NAND. Në këtë teknologji, theksi është në vendosjen e tranzistorëve në disa shtresa, gjë që përsëri lejon kompresimin e skemës dhe rritjen e volumit të memories. Sidoqoftë, kompresimi i skemës nuk mund të përsëritet në pafundësi, prandaj u hulumtuan metoda të tjera për të rritur volumin e ruajtur të memories.
Fillimisht, çdo transistor ruante dy nivele ngarkese: zero logjike dhe njësi logjike. Ky qasje quhet Single-Level Cell (SLC). Disqet me këtë teknologji dallohen për besueshmërinë e lartë dhe numrin maksimal të cikleve të ri-shkruarjes.
Me kalimin e kohĂ«s, u mor njĂ« vendim pĂ«r tĂ« rritur volumin e disqeve me çmimin e qĂ«ndrueshmĂ«risĂ«. KĂ«shtu, numri i niveleve tĂ« ngarkesĂ«s nĂ« njĂ« qelizĂ« arriti deri nĂ« katĂ«r, dhe teknologjia u quajt Multi-Level Cell (MLC). Pas saj, u shfaqĂ«n Triple-Level Cell (TLC) dhe Quad-Level Cell (QLC). NĂ« tĂ« ardhmen do tĂ« dalĂ« njĂ« nivel i ri â Celula Penta-Level (PLC) me pesĂ« bitĂ« nĂ« njĂ« qelisĂ«. Sa mĂ« shumĂ« bits tĂ« vendosen nĂ« njĂ« qelisĂ«, aq mĂ« shumĂ« kapacitet ruajtĂ«s me tĂ« njĂ«jtĂ«n kosto, por mĂ« pak qĂ«ndrushmĂ«ri.
Shtypja e skemave me reduktimin e procesit teknologjik dhe rritjen e numrit të bitëve në një transistor ndikon negativisht në të dhënat e ruajtura. Megjithëse EPROM dhe EEPROM përdorin të njëjtët transistorë, EPROM dhe EEPROM mund të ruajnë të dhëna pa energji për dhjetë vjet, ndërsa memoria moderne Flash mund të "harrojë" gjithçka brenda një viti.
Përdorimi i memorie Flash në industrinë hapësinore është i vështirë, sepse radiacioni ndikon negativisht në elektronet në portat fluturuese.
Problemet e përmendura pengojnë Flash-në të jetë lideri i pandërprerë në fushën e ruajtjes së informacionit. Megjithatë, ndërsa magazinat që bazohen në Flash janë të përhapura gjerësisht, po kryhen kërkime mbi lloje të tjera memorie që nuk kanë këto disavantazhe, përfshirë ruajtjen e informacionit në momentet magnetike dhe gjendjet fazore.
Memoria magnetorrezistive
Kodimi i informacionit me momentet magnetike filloi në vitin 1955 si memorie në bërthamë magnetike. Deri në mes të viteve 1970, memoria ferrite ishte lloji kryesor i memories. Leximi i një bini nga memoria e këtij lloji çonte në demagnetizimin e rripit dhe humbjen e informacionit. Prandaj, pas leximit të një bini, ishte e nevojshme ta shkruanonit përsëri.
Në zhvillimet moderne të memories magnetoresistive përdoren dy shtresa ferromagnetike, të ndara nga një dielektrik, në vend të rripave. Një shtresë është një magnet i përhershëm, ndërsa tjetra ndryshon drejtimin e magnetizimit. Leximi i një bini nga një qelizë e tillë reduktohet në matjen e rezistencës gjatë kalimit të një rryme: nëse shtresat janë magnetizuar në drejtime të kundërta, atëherë rezistenca është më e madhe dhe kjo është ekuivalente me vlerën "1".
Memoria ferrite nuk kërkon një burim të përhershëm energjie për të mbajtur informacionin e shkruar, megjithatë fusha magnetike e qelizës mund të ndikojë në "fqinjin", duke vendosur kështu një kufizim në dendësinë e skemës.
Sipas Disqet SSD me bazë Flash pa energji duhet të ruajnë informacionin për të paktën tre muaj në temperaturën e ambientit 40°Х. Kjo është zhvilluar nga Intel. premton të ruajë të dhënat për dhjetë vjet në temperaturën 200°Х.
Pavarësisht vështirësisë së zhvillimit, memoria magnetorresistive nuk degradohet gjatë përdorimit dhe ka performancë më të mirë ndër llojet e tjera të memories, duke e bërë këtë lloj memorie të padiskutueshëm.
Memoria me ndryshim fazor
Lloji i tretĂ« i perspektivĂ«s sĂ« memories â memoria me bazĂ« nĂ« kalimin fazor. Ky lloj memorie shfrytĂ«zon pronat e chalcojenideve pĂ«r tĂ« ndryshuar mes gjendjes kristalizuese dhe amorfe kur ngrohet.
ChalcojenidĂ« â disa lidhje binare tĂ« metalit me grupin 16 (grupi i 6-tĂ« tĂ« nĂ«n-grupit kryesor) tĂ« tabelĂ«s periodike tĂ« Mendeleev-it. PĂ«r shembull, nĂ« disqet CD-RW, DVD-RW, DVD-RAM dhe Blu-ray pĂ«rdoren telluridi i germaniumit (GeTe) dhe telluridi i antimonit (III) (Sb2Te3).
Studimet për përdorimin e kalimit fazor për ruajtjen e informacionit janë kryer në vitet 1960 në vitin 2000, Stanford Ovshinsky, por atëherë nuk u arrit në realizimin komercial. Në vitet 2000, interesimi për teknologjinë u rikthye, Samsung patentoi një teknologji që lejonte kalimin e një biti për 5 ns, ndërsa Intel dhe STMicroelectronics rritën numrin e qëndronjave në katër, duke rritur kështu volumin e mundshëm me dyfish.
Kur ngrohet mbi pikën e shkrirjes, halkanidi humbet strukturën kristalore dhe, kur ftohet, shndërrohet në një formë amorfe që karakterizohet nga një rezistencë elektrike e lartë. Nga ana tjetër, kur ngrohet deri në temperaturën mbi pikën e kristalizimit, por nën pikën e shkrirjes, halkanidi rikthehet në gjendjen kristalore me një nivel të ulët rezistence.
Memoria me kalim fazor nuk kërkon "rimbushje" me kalimin e kohës dhe nuk është e ndjeshme ndaj rrezatimit, në kundërshtim me memorjen në ngarkesa elektrike. Ky lloj memorje mund të ruajë informacionin deri në 300 vjet në temperaturën 85°C.
Mendohet se zhvillimi i Intel, teknologjia 3D Crosspoint (3D XPoint) përdor kalimet fazore për të ruajtur informacionin. 3D XPoint përdoret në kujtesat IntelŸ Optane⹠Memory, të cilat kanë një qëndrueshmëri më të madhe.
PĂ«rfundimi
Dispositivi fizik i mbajtësve të gjendjes të ngurtë ka kaluar shumë ndryshime për më shumë se një gjysmë shekulli, megjithatë, secila nga zgjidhjet ka disavantazhet e saj. Pavarësisht popullaritetit të pakontestueshëm të memorjes Flash, disa kompani, përfshirë Samsung dhe Intel, po punojnë për të krijuar memorie me momente magnetike.
Reducimi i konsumit të qelizave, ngjeshja e tyre dhe rritja e kapacitetit të përgjithshëm të mbajtësit janë drejtimet që aktualisht konsiderohen të perspektivshme për zhvillimin e mëtejshëm të mbajtësve të gjendjes të ngurtë.
Mund të testoni mbajtësit më të mrekullueshëm të NAND dhe 3D XPoint tani në .
Si mendoni, a do të zëvendësohen teknologjitë e ruajtjes së informacionit mbi ngarkesat elektrike me të tjerat, siç janë diskët e qelqit apo memorie optike me nanokristale kripë?
Burimi: habr.com
