Энергонезависимая память с произвольным доступом PRAM, RRAM и MRAM, флеш-память с трёхмерной структурой, винчестеры с технологией магнитной и гелиевым заполнением записи посредством нагрева…

Кроме процессоров, развитие которых мы обсуждали день назад, любому компьютерному устройству требуется память. Постараемся отыскать в памяти важнейшие открытия и разработки в данной области, каковые в будущем смогут оказать решающее влияние на развитие ИТ-отрасли.

Смотрите кроме этого: Samsung начинает выпуск SSD по разработке 3 бита на ячейку для дата-центров

Хорошей пятницы, Хабр!Пару дней назад Samsung Electronics заявила о старте массового производства высокопроизводительных SSD для серверов и дата-центров. Новая разработка хранения данных до 3 бит на ячейку (3-bit MLC) призвана сделать твердотельные накопители на базе NAND флэш-памяти оптимальным выбором для обработки и хранения громадных количеств данных. Новая линейка SSD Samsung PM853T представлена моделями емкостью 240 ГБ, 480 ГБ и 960 ГБ.

Память с изменяемым фазовым состоянием

Существует пара многообещающих разработок изготовления энергонезависимой памяти с произвольным доступом, которая в возможности будет альтернативой обширно распространённой флеш-памяти NAND. Вот одна из них — память с изменяемым фазовым состоянием, либо PCM (PRAM).

Кратко напомним принцип работы PCM. Он основан на свойстве материала (халькогенидных полупроводников) пребывать в двух стабильных фазовых состояниях. В одной из этих фаз вещество носителя представляет собой непроводящий аморфный материал, а в второй — кристаллический проводник.

При трансформации состояния происходит переключение между единицей и логическим нулём.

Прототип чипа памяти с изменяемым фазовым состоянием (иллюстрация Samsung).

В теории PCM-память снабжает намного более высокое быстродействие если сравнивать с NAND. Но пока имеется сложности, связанные, например, с довольно громадным энергопотреблением. В уходящем году предложено сходу два метода решения проблемы.

Первый содержится в трансформации состава халькогенидного полупроводника для напряжения силы питания и уменьшения тока. Второй метод учитывает изюминке фазового перехода для реализации особенной схемы кодирования данных в микрочипах РСМ: за счёт минимизации перемещений битов разрешённых можно снизить потребление энергии.

Увы, не обращая внимания на очевидный прогресс в данной области, вряд ли стоит рассчитывать на то, что память PCM станет массовой ранее финиша десятилетия.

Резистивная память

Значительно ближе к действительности энергонезависимая резистивная память с произвольным доступом — RRAM (ReRAM). Коммерческие продукты на её базе смогут показаться уже в 2015-м, а благодарить за это необходимо калифорнийскую компанию Crossbar.

Принцип работы RRAM таков: диэлектрики, каковые в обычном состоянии имеют высокое сопротивление, по окончании приложения большого напряжения смогут организовать в себя проводящие нити низкого сопротивления и, по сути, превратиться в проводник. Другими словами материал практически есть управляемым постоянным резистором с двумя либо более переключаемыми уровнями сопротивления.

Так вот, созданная экспертами Crossbar разработка разрешает создавать чипы RRAM, владеющие если сравнивать с NAND в 20 раз более высокой скоростью записи, в 20 раз меньшим энергопотреблением и в десять раз большей долговечностью. Плюс к тому новая память в два раза компактнее: при площади изделия в 200 мм? ёмкость может быть около 1 ТераБайт.

Преимущества памяти RRAM (изображение Crossbar).

Предстоящий путь к улучшению черт RRAM — формирование трёхмерной структуры. Тут может понадобиться достижение исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде (США). Они предлагают использовать в качестве выбирающих элементов «самоорганизующиеся наноостровки оксида цинка на кремниевой подложке».

Это разрешит отказаться от применения диодов для соединения ячеек памяти с линиями данных в кристалле.

Память RRAM подходит для применения в персональных компьютерах, карманных медиаплеерах,камерах , смартфонах, планшетах, внешних накопителях, серверах и пр.

Магниторезистивная память

Уходящий год ознаменовался возникновением первых коммерческих накопителей, в которых используется магниторезистивная память с произвольным доступом (MRAM). Речь заходит о твердотельных дисках Buffalo SS6 Industrial SSD, в которых чип ST-MRAM производства Everspin используется в качестве кеша.

MRAM является памятью , хранящую данные при помощи магнитных моментов, а не зарядов. В отличие от флеш-памяти, характеристики MRAM не ухудшаются за время эксплуатации. Такие микросхемы владеют маленьким временем доступа и снабжают высокую скорость передачи данных.

Чип MRAM-памяти Everspin (изображение производителя).

В накопителях Buffalo задействована разработка переключения посредством переноса поясницы (Spin-Torque, ST). Эта методика призвана урегулировать вопросы, с которыми «хорошая» разработка MRAM будет сталкиваться при повышении плотности размещения ячеек памяти и увеличении тока записи.

Флеш-память

Но, не обращая внимания на развитие новых разработок, главным типом энергонезависимой памяти обозримой перспективе останется обширно распространённая NAND-флеш. К тому же тут всё неустанно прогрессирует: компания Samsung в августе сказала о начале производства первой в отрасли трёхмерной флеш-памяти 3D Vertical NAND, либо V-NAND.

Разработка 3D Vertical NAND предусматривает компоновку кристаллов флеш-памяти по вертикали: это дает возможность приобрести объёмную структуру микрочипа — соответственно, серьёзно расширить количество хранимой информации на единицу площади.

3D Vertical NAND (фото Samsung).

Если сравнивать с простой флеш-памятью изделия 3D Vertical NAND снабжают увеличение скорости записи вдвое. Надёжность хранения данных наряду с этим улучшена в 2–10 раз за счёт применения методики 3D Charge Trap Flash (память с ловушкой заряда), которая существенно сокращает уровень электромагнитного шума в кристалле при передаче данных.

Появление 3D Vertical NAND особенно принципиально важно в свете всевозрастающего спроса на твердотельные накопители для персональных компьютеров, мобильных устройств и серверов наподобие планшетов. Благодаря трёхмерной структуре делается вероятным выпуск накопителей вместимостью до 1 ТераБайт и более.

Твёрдые диски

Но в случае если в мобильном секторе накопители на флеш-памяти практически являются безальтернативным вариантом хранения данных, то в сегменте персональных серверов и компьютеров до тех пор пока более пользуются спросом классические винчестеры. Их производители кроме этого не останавливаются на достигнутом.

Так, компания HGST, подразделение Western Digital, сравнительно не так давно представила первые в отрасли винчестеры с герметичным блоком, заполненным гелием. Данный газ владеет в семь раз меньшей плотностью если сравнивать с воздухом, за счёт чего понижается сила сопротивления, действующая на вращающиеся пластины, и уменьшаются поперечные силы. Одновременно с этим хорошая теплопроводность гелия разрешает снизить нагрев дисков и улучшить звуковые показатели.

В следствии увеличивается плотность компоновки компонентов: при стандартной толщине новые диски насчитывают семь пластин суммарной вместимостью 6 ТераБайт. Это безотносительный рекорд ёмкости винчестеров на сегодня.

Но, уже к концу десятилетия диски на 6 ТераБайт смогут стать пережитком прошлого. Дело в том, что Western Digital, и Seagate всё ближе к выводу на рынок разработки магнитной записи посредством нагрева (HAMR). Её сущность сводится к тому, что поверхность пластины в области записи нагревается лазерным лучом. Это разрешает многократно расширить плотность хранения данных — а следовательно, повысить количество носителя.

Принципиально важно да и то, что нагрев нужен лишь в момент сохранения информации; считывание осуществляется при простых температурах. Seagate считает, что уже к концу десятилетия смогут показаться винчестеры с HAMR-разработкой, талантливые хранить до 20 ТераБайт данных. Плотность же записи информации может достигнуть 50 Тбит на квадратный дюйм.

Изображение Seagate.

Кстати, Seagate предложила новую модель хранения данных, названную Kinetic Open Storage. Она разрешает в значительной степени устранить недочёты классических центров обработки данных, унаследованные архитектуры которых не хватает приспособлены к распределённым и оптимизированным по ёмкости рабочим нагрузкам в условиях резкого роста количеств неструктурированных данных и приложений.

Платформа Kinetic Open Storage включает новый класс накопителей с Ethernet-интерфейсом для хранения данных на уровне пар «ключ — значение» в сочетании со средствами разработки, включающими открытый соответствующие библиотеки и программный интерфейс. Она проектировалась для обеспечения несложной семантической абстракции и максимально действенного внедрения инновационных ответов.

В среде Kinetic Open Storage приложения сходу находят запоминающие устройства и максимально применяют возможности совокупностей хранения данных: программам не приходится применять драйверы и операционную систему; вместо этого они отсылают простые запросы вида «взять», «разместить» и «удалить» (get, put и delete) напрямую накопителю. В целом новая платформа избавляет от большого количества дисковых операций ввода-вывода, при которых не происходит фактическое перемещение данных, а скорее выполняются служебные операции, которые связаны с запросами и обработкой метаданных файловой совокупности. Наряду с этим функция дезагрегирования вычислительных мощностей и систем хранения архитектуры Kinetic Open Storage разрешает операторам облачных центров обработки данных с лёгкостью расширять совокупность хранения по мере необходимости.

В 2013-м продолжился выпуск гибридных накопителей, в которых классический жёсткий диск совмещён с чипом флеш-памяти. Такая конфигурация разрешает существенно повысить быстродействие при довольно маленьком повышении цены.

Оперативная память

В уходящем году многие производители начали пробный выпуск модулей оперативной памяти нового поколения DDR4, которая представляет собой эволюционное развитие прошлых поколений DDR. Память нового типа отличается повышенными пониженным напряжением и частотными характеристиками питания.

Иллюстрация Crucial.

Сначала изделия DDR4 обеспечат скорость от 1,6 до 2,4 млрд пересылок в секунду (gigatransfers per second); в возможности данный показатель вырастет до 3,2 млрд и более. Напряжение питания образовывает 1,2 В против 1,5 В у DDR3. В серверах класса high-end модули нового типа смогут показаться во второй половине нового года, а вот в планшеты и персональные компьютеры они начнут устанавливаться не ранее 2015-го.

Создатель: Владимир Парамонов

Случайная статья:

• Планшет acer iconia w4: маленький помощник под гнетом большой windows
• Итоги конкурса от tp-link "быстрый wi-fi"

Устройства хранения данных

Похожие статьи:

• Итоги ces: новые аудиосистемы samsung на международной выставке потребительской электроники

  Хороший вечер, приятели!Мы уже успели поведать вам о множестве увлекательных новинок Samsung: телевизорах, ноутбуках, мониторах икамерах , каковые были…

• Sandisk inand 7132 — память для мобильных устройств нового поколения с высокой пропускной способностью

  Корпорация SanDisk в текущем году привезла в Барселону флеш-драйвер iNAND 7132 для хранения данных, что рекомендован для применения во флагманских…

• Как улучшить характеристики памяти с изменяемым фазовым состоянием

  Ближе к концу десятилетия японские учёные рассчитывают вывести на рынок разработку изготовления PCM-памяти, разрешающую сократить время записи и…