Технология памяти NRAM: старая идея на новый лад
3 июнь, 2003 - 23:00Алексей Гвозденко
Одной из фирм, стремящихся составить конкуренцию полупроводниковым гигантам на
ниве разработки новых типов памяти, является основанная всего лишь в октябре 2001
г. Nantero. Предложенную ею концепцию энергонезависимого ОЗУ, или NRAM (Nonvolatile
Random Access Memory), просто нельзя обойти вниманием хотя бы из-за ее оригинальности,
а впрочем... Кто знает, применимо ли это слово в данном случае.
Дело в том, что разработчики Nantero в какой-то мере позаимствовали идею у электромеханических запоминающих устройств, применявшихся в компьютерном оборудовании полвека назад и вытесненных появившимися в конце 60-х годов дешевыми полупроводниковыми компонентами, но только решили реализовать ее на наноуровне.
"Последнее ОЗУ с движущимися частями было создано более 50 лет назад, поэтому наша идея на первый взгляд может показаться радикальной и неосуществимой", -- заявляет глава Nantero Грег Шмергель (Greg Schmergel).
С другой стороны, подобный подход в наше время уже отнюдь не в диковинку -- вспомнить
хотя бы IBM с ее проектом Millipede -- микроскопическими "перфокартами"
("Компьютерное Обозрение",
#
25, 2002).
Итак, что же представляет собой NRAM? Основным компонентом этой технологии является углеродная нанотрубка с толщиной стенок в один атомный слой и диаметром порядка 20 нм. Само запоминающее устройство состоит из двух кремниевых подложек, на которых особым образом размещено по массиву нанотрубок -- так, чтобы две "сопряженные" нанотрубки из противоположных массивов располагались перпендикулярно, крест-накрест.
В исходном состоянии, соответствующем логическому нулю, нанотрубки друг с другом не соприкасаются, и расстояние между ними составляет несколько нанометров. Однако если приложить к ним разность потенциалов, они начнут выгибаться, в конечном итоге, соприкоснутся и будут так удерживаться силами межатомного взаимодействия до тех пор, пока не применить противоположное напряжение. В "сомкнутом" и "разомкнутом" состояниях система из пары нанотрубок имеет различное электрическое сопротивление, за счет чего и происходит считывание информации. Причем, по словам специалистов Nantero, с целью достижения избыточности и предотвращения утери данных в одном бите участвует значительное количество таких пар.
Компания утверждает, что плотность записи информации в устройствах NRAM может достигать 5 млрд. бит на квадратный сантиметр (в несколько раз больше, чем в нынешних высокоемких микросхемах памяти), а частота обмена данными -- до 2 GHz, причем подобные оценки основываются на рабочих параметрах существующих прототипов. При этом дополнительным достоинством NRAM является энергетическая независимость -- информация сохраняется даже после отключения питания.
Как отмечают специалисты, одна из главных проблем в реализации описанного подхода -- точное размещение нанотрубок на кремниевых подложках, поскольку, к примеру, техника их наращивания из-за большого размера массива в данном случае не подходит. Недавно Nantero сообщила о том, что ей удалось найти решение.
Запатентованный компанией метод заключается в следующем. Сначала очень тонкий слой нанотрубок наносится на поверхность подложки. Затем те из них, которые находятся на "неправильных" для формирования необходимого массива позициях, просто удаляются с использованием литографии и вытравливания.
К настоящему времени разработчикам Nantero удалось создать массив, позволяющий хранить до 10 Gb информации. При этом они говорят, что их методика может применяться и для получения массивов большего размера, поскольку определяющим фактором здесь являются возможности литографического оборудования. Кроме того, особо подчеркивается, что она в значительной мере совместима с нынешними технологиями полупроводникового производства и с небольшими затратами может быть внедрена на существующих заводах.
Таким образом, сам собой возникает последний вопрос: когда? Согласно заявлению Шмергеля, соответствующие переговоры с компаниями, занимающимися выпуском полупроводниковых устройств, уже ведутся, а появления первых продуктов на основе NRAM можно ожидать через два года.