Домашний компьютер, 2006 № 09 (123) - [23]

Однако пользователя, кроме емкости устройств, интересует и скорость чтения/записи. Собственно, оставаясь в рамках классической компоновки, даже для наиболее быстрой в плане чтения NOR невозможно достичь скорости более 10—20 Мбайт/с. С ужесточением технологических норм (сейчас флэш-память делают по 60-нанометровой технологии), эта скорость может вырасти еще, но сами понимаете, это не выход.

Указанные скорости подтягивают флэш до уровня жестких дисков, и вполне приемлемы для записи информации в современных гаджетах. Посчитайте сами — Nikon анонсирует 10-мегапиксельную зеркалку любительского класса. Чтобы записать RAW-кадр с такой матрицы в режиме непрерывной съемки хотя бы три раза в секунду, требуется быстродействие памяти на уровне как минимум 60 Мбайт/с! И сколько буферной RAM в аппарат не запихивай, она довольно скоро закончится — камера все же не настольный ПК. Отсюда и насущная потребность в быстрой и емкой флэш-памяти.

Отмечу лишь одно из наиболее востребованных направлений повышения скорости обмена с памятью — технологию OneNAND от Samsung. Объединив на одном кристалле флэш-память NAND (упакованную по технологии MCP) с буфером на основе высокоскоростной SRAM и добавив туда определенные логические схемы, компания добилась беспрецедентной скорости чтения — 108 Мбайт/с, оставив далеко позади всех. Скорость записи такой памяти, впрочем, на порядок ниже, и по разным сведениям составляет от 9,3 до 10 Мбайт/с, что, конечно, здорово (примерно в 60 раз быстрее классической NOR), но все же далеко от идеала. У компании Micron есть аналогичная технология — Managed NAND — она основана на интеграции контроллера для карт памяти MMC и потому годится для производства только этой разновидности.

Светлое будущее…

Вероятно, что традиционные технологии флэш-памяти очень скоро упрутся в некую стену. Где же выход? О, этих выходов предлагается сколько угодно, но — пока только в стенах лабораторий. Перечислим некоторые перспективные разработки ученых и технологов.

Прежде всего это FeRAM и MRAM — технологии, использующие магнитные свойства веществ (ферроэлектрический и магниторезистивный эффекты соответственно). Надо сказать, принцип построения твердотельной памяти на основе физических эффектов магнитных явлений привлекает ученых не первый десяток лет — подобная память должна иметь крайне высокую радиационную стойкость. В настоящее время агентство DARPA* финансирует компанию Honeywell, которая взялась за разработку MRAM. Участвует в этом процессе и Motorola. По сути, предлагается использовать обычную ячейку DRAM (рис. 3), заменив в ней конденсатор на магниторезистивный материал. В идеале это позволит получить аналог обычной оперативной памяти, только без потери информации при выключении питания. Хотя и отчеты поступают регулярно, и содержание их весьма оптимистично, но многолетняя история вопроса все же заставляет задуматься. С другой стороны, в истории техники бывало всякое: вот небольшая компания Cypress Semiconductor уже выпускает модули MRAM небольшой емкости, сравнимые по своим параметрам с SRAM-разновидностью.

Корпорация Fujitsu еще в 2003 году сообщила о разработке модификации традиционной ячейки EPROM, время записи в которой сильно уменьшено — в основном за счет предельного уменьшения толщины слоя изолятора между плавающим затвором и подложкой (до 3 нм). Однако, вместе с тем резко сократилось и время хранения информации — с нескольких десятков лет до месяцев. Судя по тому, что никаких сенсационных новостей с этого фронта не поступает, с этой проблемой пока не удается справиться.

Другой, гораздо более интересной разработкой стала технология PMC (Programmable Metallization Cell — программируемая металлизированная ячейка). Сотрудники Государственного университета Аризоны совместно с компанией Axon Technologies «заставили» халькогенидный сплав под действием небольшого напряжения обратимо менять электрическое сопротивление более чем в сто раз! Причем наличие напряжения требуется только в процессе программирования, в остальное время проводящее (или непроводящее) состояние может сохраняться хоть столетиями. Столь же рекордны и остальные параметры — перепрограммирование занимает 10 нс (сравнимо с DRAM), предельное количество циклов перезаписи — 1013 (столько не живут!), рабочее напряжение — 3 В и ниже, ток перезаписи — от 1 мкА… Напомним, что технология PMC буквально создана для реализации многоуровневых ячеек (MLC). В общем, все здорово, но где же обещанная революция? Поживем — увидим.

Ну и, конечно, нельзя обойти нанотехнологии — куда же без них! Здесь есть несколько многообещающих направлений. Так, Motorola предлагает использовать нанокристаллы для формирования плавающего затвора. В идеале суть такого подхода заключается в выражении «1 бит — 1 электрон», что позволит перейти к теоретически максимальной плотности записи данных. Но это, скорее, далекое будущее. Другое направление, разрабатываемое компанией Nantero, уже ближе к реальной жизни. Компания сообщила об изготовлении и удачном тестировании памяти на основе углеродных нанотрубок (NRAM). По скорости перезаписи (3 нс) NRAM превосходит все сегодняшние устройства памяти, при этом являясь энергонезависимой. Мало того, Nantero проработала и технологический процесс изготовления такой памяти, уверяя, что для ее производства годится стандартное оборудование, что внушает некоторый оптимизм — и в первую очередь потому, что подобные сообщения исходят не только от Nantero. А значит технология действительно перспективная.