Флэш-память на оксиде кремния усовершенствуется

20 ноября 2013 г., 15:16

Новаторское устройство памяти, разработанное в лаборатории Университета Райса, использует для хранения данных дешевый и недефицитный оксид кремния, что приближает на шаг к созданию чипов на основе практичной технологии.

Команда во главе с химиком Джеймсом Туром (James Tour) создала перезаписываемое устройство памяти из оксида кремния объемом 1 Кб с диодами, которые устраняют искажение данных за счет перекрестных помех.

На фоне неуклонно дешевеющих гигабайтных объемов флэш-памяти, блок 1 Kб энергонезависимой памяти не представляет практической пользы. Но как доказательство концепции, чип показывает, что возможно превзойти ограничения флэш-памяти по плотности упаковки, потреблению энергии на бит и скорости переключения.

Методика основана на более раннем открытия лаборатории Тура: когда ток проходит через слой оксида кремния, он срывает молекулы кислорода и создает канал из чисто металлической фазы кремния, ширина которого менее пяти нанометров. Обычное рабочее напряжение может многократно разрушать и восстанавливать канал, что может интерпретироваться как "1" или "0 ".

Схема требует только двух контактов, а не трех, как в большинстве чипов памяти. Матрицы памяти, построенные в лаборатории Университета Райса, являются гибкими, могут противостоять теплу и радиации и в перспективе допускают укладку в трехмерный массив.

«Диоды устраняют перекрестные помехи, присущие матричным структурам, посредством предотвращения утечки заряда в соседние ячейки, - сказал Тур. - Это было трудно разработать, но сейчас это очень легко сделать».

В устройстве, построенном научным сотрудником Гуньук Ваном (Gunuk Wang), активный окисел кремния располагается между слоями палладия. Кремние-палладиевый сэндвич помещается на тонкий слой алюминия, который соединяется с базовым слоем р-легированного кремния, что в результате действует как диод.

Устройства оказались надежными, с отношением числа включений/выключений на отказ около 10000:1, что эквивалентно более 10 годам использования. Они характеризуются низким потреблением энергии и даже возможностью многобитовых коммутаций, что позволило бы получить более высокую плотность хранения информации, чем в обычных системах памяти с двумя состояниями.

Устройства, названные «один диод – один резистор» (1D-1R), работали особенно хорошо по сравнению с тестовыми версиями (1R), в которых отсутствовали диоды.

«С инженерной стороны, встраивание диодов в массив памяти 1 Kб не является таким уж легким, - сказал д-р Тур. - Это будет задачей для индустрии развернуть производство в коммерческих масштабах. Но данная демонстрация показывает, что это может быть сделано».

Флэш-память на окиси кремния усовершенствуется