RRAM

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Типы компьютерной памяти
Энергозависимая
Энергонезависимая

Резистивная память с произвольным доступом (RRAM, ReRAM, Resistive random-access memory) это энергонезависимая память разрабатывается несколькими компаниями, некоторые из них имеют свои патентованные версии ReRAM.[1][2][3][4][5][6][7] Технология имеет некоторое сходство с CBRAM и PRAM.

В феврале 2012 Rambus купила(поглотила) компанию производителя ReRAM под названием Unity Semiconductor за 35 миллионнов долларов.[8]

Принцип работы[править | править исходный текст]

Основная идея состоит в том, что диэлектрики, которые в нормальном состоянии имеют очень высокое сопротивление, после приложения достаточно высокого напряжения могут сформировать внутри себя проводящие нити низкого сопротивления, и по сути превратиться из диэлектрика в проводник. Эти проводящие нити могут образовываться с помощью разных механизмов. С помощью приложения соответствующих уровней напряжения проводящие нити могут быть как разрушены (и материал снова станет диэлектриком), так и сформированы снова (и материал опять станет проводником).[9]

Есть несколько эффектов переключения состояний. Первый из них требует одну полярность напряжения для операций переключения с низкого на высокий уровень сопротивления (операция сброса бита), и противоположную полярность для операций переключения с высокого на низкий уровень сопротивления (операция установки бита). Эти эффекты называются эффектами биполярного переключения. Напротив, есть также эффекты однополярного переключения, когда обе операции (и сброса, и установки бита) требуют одной и той же полярности, но разной величины напряжения.

Другой метод классификации - по типу проводящего участка. Некоторые эффекты при переключении формируют несколько тонких нитей, причем только некоторые из них находятся в проводящем состоянии. Другие эффекты переключения формируют гомогенные (однородные) зоны вместо нитей. Причем в обоих случаях области проводимости могут формироваться как на протяжении всего расстояния между электродами, так и концентрироваться вблизи электрода.[10]

Т.е. материал по сути является управляемым постоянным резистором с двумя или более переключаемыми уровнями сопротивления. Чтение информации происходит с помощью приложения к одному концу резистора некоторого низкого напряжения и измерению уровня напряжения на другом конце. В случае с двумя уровнями сопротивления резистор можно рассматривать как управляемую перемычку - при логической 1 на входе на выходе либо 1 (напряжение достаточное для распознавания как логическая единица, например более 3В) либо 0 (напряжение недостаточное для распознавания как логическая единица, например менее 2,5В).

Ячейки памяти могут быть соединены с линиями данных в кристалле тремя способами: напрямую, через диоды и через транзисторы.

Ячейки памяти собираются в классическую матрицу со строками и столбцами (и слоями, для многослойной памяти), при этом управление каждой конкретной ячейкой идет с помощью приложения напряжения к определенному столбцу и определенной строке, в точке пересечения которых и лежит целевая ячейка. Так как не все ячейки обладают максимальным сопротивлением (некоторые из них переключены в проводящее состояние, некоторые нет - это же память), эта конфигурация подвержена большим токам утечки, которые протекают через соседние (не выбранные) ячейки, находящиеся в проводящем состоянии, что сильно затрудняет оценку сопротивления выбранной ячейки, поэтому скорость чтения будет относительно мала. Для улучшения ситуации могут быть добавлены дополнительные выбирающие элементы, но они потребуют дополнительного напряжения и мощности. Например диоды, включенные последовательно с ячейками, могут значительно минимизировать токи утечек за счет в несколько раз увеличенного смещения паразитных путей утечки относительно целевой (например прямое смещение кремниевого диода равно 0,6В, а смещение самого короткого паразитного пути в двумерной и трехмерной матрицах состоит из трех таких диодов, и составит 1,8В. Если напряжение чтения установить в пределах 0,8..1,5В - чтение ячейки пройдет успешно и без помех), причем диоды могут быть встроены в основу ячейки памяти (ячейка из кремния, подключена к металлическим линиям строк и столбцов, в точке соединения металла и кремния может быть создан диод), не отнимая под себя дополнительного места в кристалле. В конце концов каждая ячейка может быть снабжена транзистором (в идеале МОП-транзистором), что полностью исключит паразитные токи утечки, позволив легко и быстро выбирать конкретную ячейку и без помех читать ее состояние, что только увеличит скорость чтения памяти, но транзисторы потребуют для себя дополнительного места в кристалле и дополнительных управляющих линий.

Для памяти с произвольным доступом с топологией матрицы предпочтительнее транзисторы, но диоды могут открыть путь к наложению нескольких слоев памяти друг на друга, что позволит получить трехмерную сверхплотную упаковку из множества слоев (с адресом вида x,y,z), и соответственно сверхъёмкие модули памяти, что идеально для устройств хранения. Переключающий механизм (селектор строк, столбцов и слоев) может быть многомерным и многоканальным, и работать с несколькими слоями одновременно и независимо.

Пути улучшения резистивной памяти[править | править исходный текст]

КАК УЛУЧШИТЬ РЕЗИСТИВНУЮ ПАМЯТЬ: Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде (США) предлагают обойтись без диодов и транзисторов, что упростит и удешевит процесс производства RRAM-памяти. Альтернативой традиционным выбирающим элементам, как ожидается, станут самоорганизующиеся наноостровки оксида цинка на кремниевой подложке. Используя атомно-силовой микроскоп, учёные показали эффективность новой структуры при работе ячеек памяти в различных состояниях.[11][12]

Примечания[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]