نسل جدید حافظه های فلش: کوچک، شفاف، پرسرعت

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: فناوری - پس از چهل سال تلاش، بالاخره حافظه های تغییر حالت دهنده به تولید انبوه می رسند تا نسل جدید تراشه های رایانه ای با سرعتی فراتر از حد تصور به بازار عرضه شوند. شفافیت و ابعاد ریز این تراشه های جدید، چشم انداز جدیدی را برای دنیای ابزارهای الکترونیکی نوید می دهد.شرکت کره ای سامسونگ الکترونیک از آغاز تولید انبوه نسل جدیدی از تراشه های حافظه خبر داده است که از گداخت و انجماد مجدد ریزبلورها برای نگهداری اطلاعات استفاده می کند. این حافظه که به نام حافظه تغییر حالت دهنده، پی.سی.ام شناخته می شود، اولین بار در اواخر دهه 1960 / 1340 توسط فیزیک دانان مطرح شد و در ادامه، خواهید دید که این حافظه چگونه کار می کند، چرا دست یابی به آن 40 سال طول کشید و چطور استفاده از آن می تواند دنیای اطراف شما را، از گوشی همراه گرفته تا دستگاه های الکترونیکی و حتی دیوارهای خانه، برای همیشه تغییر دهد. ایده اولیه پی.سی.ام از کجا آمده است؟
ایده اصلی پی.سی.ام اولین بار توسط استنفورد اوشینسکی، مخترع و فیزیک دان آمریکایی در سال 1968/1347 مطرح شد و برخلاف انتظار خیلی ها، بر پایه مفاهیم فیزیکی ساده ای بنا شده است: اتم ها زمانی که در ساختار بلوری به شکلی منظم چیده شوند، نسبت به حالت شیشه ای که نظم خاصی وجود ندارد و اتم ها پراکنده هستند، جریان الکتریکی را بهتر هدایت می کنند. با استفاده از این تعریف می شود ساختار بلوری را به عنوان 1 در مبنای دودویی و شکل شیشه ای را صفر در این مبنا در نظر گرفت تا امکان نگهداری اطلاعات الکترونیکی در سلول های بلوری فراهم شود. تعداد زیادی از این سلول ها می توانند در کنار هم برای خلق حافظه های کامپیوتری جدید استفاده شوند.
بر خلاف حافظه قراردادی که الکترون ها می توانند در نقاط مختلف تراشه حرکت کنند، تک تک داده ها می توانند حتی وقتی دستگاه خاموش است، در نقاطی مشخص ثابت شوند. بدین ترتیب دستگاه های الکتریکی را می توان تقریبا بلافاصله پس از روشن کردن، استفاده کرد.چرا پیش از این کسی به فکر ساخت تراشه های پی.سی.ام نیفتاده بود؟
ماتیاس ووتیگ، فیزیکدان دانشگاه rwth در آخن آلمان می گوید: «پی.سی.ام در تئوری بسیار ساده است، اما وقتی نوبت به ساخت عملی تراشه ها برسد، با پیچیدگی های زیادی همراه است. مهم ترین مسئله برای ما نوشتن اطلاعات روی این تراشه هاست. برای نوشتن اطلاعات در حالت 1 یا صفر، ماده بلوری باید تا دماهای بالا گرم شده و سپس، دوباره منجمد شود. این برای هر دوحالت شیشه ای و بلوری صادق است. در دهه 1960/1340 اغلب موادی که فیزیک دانان برای رسیدن به حافظه پی.سی.ام مورد آزمایش قرار دادند، به جریان الکتریکی قوی و دماهای بالا برای بلوری شدن نیاز داشتند.فیزیک دانان چطور از این مانع بزرگ عبور کردند؟
در سال های دهه1970/1350 و 1980/1360، دانشمندان گروه جدیدی از مواد بلورین را آزمایش کردند که در آنها، اتم ها با پیوندهای بسیار ضعیفی به یکدیگر متصل شده بودند. در نتیجه، ماده می توانست با سرعت بسیار زیاد از ساختار بلوری به حالت شیشه ای تغییر شکل دهد.
اما باز هم تبدیل این تجربه به ابزاری کاربردی، کار ساده ای نبود. گریگوری آتوود از کارکنان ارشد شرکت سوئیسی numonyx memory solutions که در زمینه حافظه پی.سی.ام کار می کند، در این باره می گوید: «در آن زمان، صنعت تراشه هنوز به بهبود ترانزیستورهای اولیه فکر می کرد. در نتیجه، شکل های دیگری از حافظه های ترانزیستوری مانند حافظه های فلش، تولید و روی اغلب تلفن های همراه و ام.پی.تری پلیرها نصب شدند و بازار را تسخیر کردند. مواد بلوری ساخته شده از ژرمانیوم، آنتیمون و تلوراید با فرمول شیمیایی (ge2sb2te5) برای تولید و توسعه دیسک های نوری به کار رفتند که هنوز هم برای ساخت آنها، کاربرد دارند.چه چیزی باعث شد حافظه پی.سی.ام از محبوبیت بیشتری برخوردار شود؟
حافظه های فلش، مانند دیگر حافظه های حالت جامد، اطلاعات را به صورت مناطقی کوچک از بار الکتریکی - مخصوصا دسته هایی کوچک از الکترون ها - روی یک ترانزیستور نگهداری می کنند. زمانی که ابعاد این حافظه ها کوچک و کوچک تر شود، این فضا گنجایش تعداد کمتری الکترون را خواهد داشت و به همین دلیل با کاهش ابعاد، از پایداری حافظه کاسته خواهد شد.
ووتیگ توضیح می دهد: «زمانی که ابعاد ترانزیستورها تنها به چند ده نانومتر برسد، پدیده ای اتفاق می افتد که در مکانیک کوانتم به آن تونل زنی گفته می شود. تونل زنی به الکترون ها اجازه می دهد به بیرون از ترانزیستور راه پیدا کنند و این، عامل مهمی در تخریب حافظه است. از آنجا که حافظه پی.سی.ام برمبنای شارژ الکتریکی عمل نمی کند، از لحاظ تئوری می تواند در ابعادی به مراتب کوچک تر ساخته شده و در ابزارهایی کوچک تر مورد استفاده قرار بگیرد.
از آن جاکه سرعت حافظه پی.سی.ام به سرعت ذوب و انجماد مجدد ماده بلوری بستگی دارد، هرقدر ابعاد سلول بلوری کوچک تر باشد، سرعت نوشتن و خواندن در آن بالاتر خواهد بود. گروه ووتیگ در حال حاضر روی سلول های بلوری با ابعاد 20 نانومتر کار می کند. این سلول ها می توانند تنها طی 16 میلیاردیم ثانیه پس از اتصال به جریان برق مورد استفاده قرار بگیرند که این، بسیار سریع تر از فناوری های موجود است.
شرکت های سازنده حافظه پی.سی.ام امیدوارند این تراشه بتواند سهم بزرگی را از بازار حافظه های فلش تسخیر کند، بازاری که تنها در سال 2008 /1387بیش از 20 میلیارد دلار ارزش داشته است. چه زمانی شاهد استفاده از این حافظه در گوشی های تلفن همراه خواهیم بود؟
خیلی زود. شرکت numonyx تولید انبوه تراشه های 128 مگابایتی حافظه پی.سی.ام را از پایان سال 2008 میلادی/1387 آغاز کرده است. با این که این تراشه ها قابل استفاده هستند، اما از لحاظ قدرت نمی توانند با نسل فعلی حافظه های فلش برابری کنند، آتوود می گوید: «من فکر می کنم این تراشه ها به شکل انبوه در ساخت سرورهای جدید یا نمونه های اولیه آنها، تلفن های همراه و دستگاه های ویدئویی ضبط دیجیتال استفاده شوند». تراشه های تولیدی شرکت سامسونگ 512 مگابایتی هستند و با این حال، هنوز ابعادی کوچک تر از نسل فعلی حافظه های فلش دارند.
به هر حال، فناوری به سرعت توسعه پیدا می کند، راهکارهای تازه، نگرانی در زمینه کوچک تر شدن ابعاد تراشه ها و مشکلات ناشی از آن را برطرف خواهند کرد. آتوود می گوید: «من گمان می کنم حافظه های بلوری ظرف چند سال آینده بازار را تصاحب کنند. ما اعتقاد داریم پی.سی.ام نسل آینده حافظه است».نیچر، 25 سپتامبر- ترجمه: محبوبه عمیدی

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 320]