นักวิจัยชาวไต้หวันพบวิธีข้ามขีดจำกัดของหน่วยความจำแบบแฟลช

By: mementototem
Writer
on Mon, 03/12/2012 - 14:43

ข้อจำกัดของหน่วยความจำแบบแฟลชคือ รอบในการเขียน-ลบข้อมูลที่จำกัด การแก้ปัญหาที่ใช้อยู่ในปัจจุบันคือ การเฉลี่ยพื้นที่ในการเขียนข้อมูล เพื่อไม่ให้ชิปหน่วยความจำอันใดอันหนึ่งถูกใช้งานมากเกินไป แม้ว่าวิศวกรหลายคนจะรู้ว่า หากนำชิปหน่วยความจำไปอบด้วยความร้อน 250°C นานหลายชั่วโมง จะทำให้ชิปหน่วยความจำกลับมาใช้งานได้เหมือนเดิมอีกครั้ง แต่เราไม่สามารถทำแบบนี้ได้ในชีวิตประจำวัน

นักวิจัยชาวไต้หวัน ของบริษัท Macronix ผู้ผลิตหน่วยความจำแบบ Non-volatile Memory (หน่วยความจำชนิดที่ไม่ต้องใช้ไฟเลี้ยงในการเก็บข้อมูล) เช่น NOR Flash, NAND Flash และ ROM ชนิดต่าง ๆ ได้ค้นพบวิธีที่จะทำให้หน่วยความจำชนิดนี้รักษาตัวเองได้ และสามารถเขียน-ลบได้มากกว่า 100 ล้านรอบ แทนที่จะป็น 1 หมื่นรอบอย่างที่เป็นอยู่ โดยใช้ความรู้เกี่ยวกับ PCRAM ที่ใช้แก้ว chalcogenide ในการเก็บสถานะของบิต ซึ่งแก้วชนิดนี้จะเปลี่ยนไปมาระหว่างฉนวนกับตัวนำได้เมื่อโดนความร้อน ในการออกแบบตัวเซลล์ของหน่วยความจำใหม่ โดยใช้เกตเป็นตัวนำไฟฟ้าไปสร้างความร้อนประมาณ 800°C เฉพาะบริเวณใกล้ ๆ กับเกตนานเพียงไม่กี่มิลลิวินาที และไดโอดเพิ่มเข้าไปในเซลล์หน่วยความจำตามปกติ

เมื่อทดลองใช้งานหน่วยความจำที่ออกแบบใหม่ดู ปรากฏว่า มันสามารถเก็บข้อมูลได้ดีอยู่ แม้จะผ่านการเขียนลบมามากกว่า 100 ล้านรอบ นอกจากนี้ นักวิจัยยังพบว่า เมื่อเซลล์ได้รับความร้อน มันจะสามารถลบข้อมูลได้เร็วขึ้น ซึ่งอาจจะพัฒนาในการใช้ความร้อนช่วยในการลบข้อมูล และเพิ่มประสิทธิภาพได้ด้วย

กระบวนการให้ความร้อนนี้จะเกิดขึ้นในช่วงที่หน่วยความจำไม่ทำงาน แต่ยังมีไฟเลี้ยงจากแหล่งจ่ายไฟอยู่ และมันไม่ได้ทำงานถี่มากนัก ดังนั้นจึงไม่มีผลกระทบต่อแบตเตอรี่

งานวิจัยนี้จะถูกนำเสนอในงาน IEDM ในวันที่ 10 ธันวาคม ค.ศ. 2012 ที่ซานฟานซิสโก และในขณะนี้ ยังไม่มีการผลิตหน่วยความจำที่ใช้เทคนิคนี้ในเชิงพาณิชย์

ที่มา: Phys.org, IEEE

ไดอะแกรมระบบทำความร้อนของเซลล์หน่วยความจำ
เครดิต: Emily Cooper

เซลล์ของหน่วยความจำ จะประกอบด้วย ตัวควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนที่เป็นฉนวน และเกตลอยที่วางอยู่บนสารตั้งต้นที่เป็นซิลิกอน เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าบวกมากพอที่เกตควบคุม อิเล็กตรอนจะวิ่งผ่านฉนวนมาอยู่ในเกตลอย และเมื่อไฟฟ้าถูกตัด ฉนวนก็จะขังอิเล็กตรอนพเนจรตัวนั้นไว้ในเกตลอย ส่วนการยกเลิกสถานะอันนี้ จะต้องจ่ายไฟฟ้าลบเข้าทางเกตควบคุม อิเล็กตรอนที่อยู่ในเกตลอยจะวิ่งกลับไปยังสารตั้งต้นอีกครั้ง ส่วนการอ่านค่า ทำได้โดยการจ่ายไฟฟ้าบวกให้กับเกตควบคุม (แต่ในปริมาณที่น้อยกว่า) แล้ววัดค่ากระแสที่ไหลผ่าน source และ drain

ไดอะแกรมของเซลล์หน่วยความจำ
เครดิต: Tech Report

3 Comments

-Rookies-'s picture

เรื่องความร้อนไม่ใช่ปัญหา ทั้ง PC และ Notebook เป็นแหล่งผลิตความร้อนอยู่แล้ว 555

virusfowl's picture
  • แทนที่จะป็น 1 หมื่นรอบอย่างที่เป็นอยู่ << เป็น

OH! อาชีพใหม่ ร้านรับ recycle Flash memory :D