Анализ особенностей организации памяти на основе элементов Н\СТ

Онищенко Алексей Юрьевич,

студент 6 курса кафедры «Автоматизированные системы обработки информации и управления» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.

В современной электронике в основном применяется несколько видов кремниевой полупроводниковой памяти, различающихся по объему, рассеиваемой мощности, уровню питания, внутренней организации, типу интерфейса, быстродействию, габаритам и другим характеристикам. Но кремниевые полупроводниковые технологии почти исчерпали свои ресурсы. Из ключевых недостатков стоит отметить низкую скорость записи и чтения, параметры энергопотребления, габариты, отсутствие универсальности в доступе к информации.

Поэтому ведутся исследования для разработки технических решений, не имеющих недостатков, присущих полупроводниковым элементам памяти. Одним из путей решения поставленной задачи является разработка технической базы для элементов нст, что подразумевает использование совершенно новых подходов к конструированию и разработке элементов памяти, использование новых физических принципов и механизмов хранения информации.

Из современных перспективных разработок стоит отметить следующие технологии организации памяти:

- перемещение заряда в кристалле или молекуле вещества (сегнетоэлектрическая память FRAM);

- изменение электрического сопротивления ячейки в зависимости от изменения магнитного поля (магнито-резистивная память MRAM);

- изменение фазового состояния вещества и связанного с ним изменения электрических свойств (CRAM);

- использование наномеханических переключателей, имеющих два стабильных положения (NRAM).

Рис. 1. Сравнительные характеристики различных технологий памяти.

Основными преимуществами данных технологий являются произвольный доступ, высокая устойчивость к электромагнитному и радиационному излучению, низкое потребляемое напряжение для записи данных, низкое время цикла чтения и записи данных.

Но, к сожалению, реализация в реальных устройствах на сегодняшний день ограничена только теоретическими проработками, кроме того, до конца не определена взаимосвязь между возможностями конкретными видами памяти и ее областями применения.

Исходя из этого, необходимо исследовать технологии по практическому применению теоретически обоснованных технологий хранения информации, сопряжению устройств традиционной схемотехники с наносхемотехническими аналогами и на основе полученных результатов предложить методологическую основу применения в конкретных устройствах в конкретных областях науки и техники, доведя эти рекомендации до конкретных технических решений по отдельным направлениям. Возникает необходимость разработки интерфейса сопряжения наноустройств с микросхемотехническими аналогами.

Главной проблемой сегодняшних разработок в нано-электронике является возможность применить на практике полученные достижения. Основным камнем преткновения является проблема сопряжения нано-устройств с устройствами традиционной схемотехники. Ведутся постоянные исследования в этой области с целью изучения основных особенностей взаимодействия и предъявляемых требований к разрабатываемому решению. Нано-устройства способны выступать в роли хранилищ огромных массивов информации, сверхбыстрых процессоров, вследствие чего представляется возможным сформулировать основные требования к разрабатываемому решению – обеспечение адекватной пропускной способности передаваемых данных и возможность организации буферной зоны для взаимодействия с менее быстрыми интерфейсами или полупроводниковыми приборами.

На сегодняшний день отсутствуют упоминания об изученности данной проблемы современной наукой. Ведутся разработки по уменьшению техпроцесса компонентов памяти и процессоров, но документация по интерфейсу сопряжения на уровне нано-компонентов с полупроводниковыми аналогами отсутствует.

Основными преимуществами разрабатываемого интерфейса будут возможность использования традиционных устройств с передовыми разработками, которые ранее были реализованы в расчётах или лабораторных условиях без их практического применения.

Литература

1.                   Вихарев Л.А. Перспективные технологии производства памяти. Современное состояние – М.: Издательство Файнстрит, 2006. – 73 с.

2.                   Родунер Э. Размерные эффекты в наноматериалах – М.: Техносфера, 2010. – 352 с.

3.                   Рахман Ф. Наноструктуры в электронике и фотонике – М.: Техносфера, 2010. – 344 с.

Поступила в редакцию 28.04.2011 г.