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NIST科学家轻轻一碰,便将我们推向了闪存后继者

2019-11-22

  有时轻轻一碰是最好的:当您开个玩笑或在墙上钉一个细小的装饰钉时,轻柔的递送通常最有效。美国国家标准技术研究院(NIST)的研究表明,在计算机存储器的微观世界中,这也可能是正确的。在这里,一组科学家可能已经发现,微妙的解决方案可以通过新颖的存储器开关解决某些问题。

  电阻随机存取存储器(RRAM)这项技术可以构成一种更好的非易失性计算机存储器的基础,即使关闭电源也可以保留数据。非易失性存储器已经成为拇指驱动器中闪存的基础,但闪存技术已基本达到其大小和性能极限。几年来,该行业一直在寻找替代品。

  RRAM在许多关键方面都可以超越闪存:它可能更快,能耗更低。它还可以将更多的内存打包到给定的空间中-它的开关是如此之小,以至于可以将TB的大小打包到一个邮票大小的空间中。但是由于需要解决的技术障碍,RRAM尚未广泛商业化。

  障碍之一是其可变性。实际的存储器开关需要两种不同的状态,分别表示一个或零,组件设计人员需要一种可预测的方式来使开关翻转。常规的内存开关在收到电脉冲时会可靠地翻转,但是我们还没有RRAM开关,它仍然很轻巧。

  NIST客座研究员David Nminibapiel说:“您可以告诉他们翻转而他们不会。” “这次下一次翻转所需的数量可能在下一次还不够,但是如果您使用过多的能量并使其过冲,则会使可变性问题更加严重。即使成功翻转它,两个内存状态也可能重叠,因此不清楚交换机存储的是1还是0。”

  这种随机性削减了该技术的优势,但是在最近的两篇论文中,研究团队发现了一种潜在的解决方案。关键在于通过使用多个短脉冲而不是一个长脉冲来控制传递到开关的能量。

  通常,芯片设计人员使用了持续时间约为一纳秒的相对较强的脉冲。但是,NIST团队决定尝试使用100皮秒的较少能量脉冲(约十分之一长)来尝试轻一点的触摸。他们发现,发送一些较柔和的信号对于探索RRAM开关的行为以及翻转它们很有用。

  Nminibapiel说:“短脉冲减少了可变性。” “问题仍然存在,但是如果您用较轻的'锤子'轻击开关几次,则可以逐渐移动它,同时还可以让您每次检查它是否成功翻转。”

  由于轻触不会将开关从其两个目标状态显着推开,因此可以显着减少重叠问题,这意味着可以清楚地区分一和零。Nminibapiel补充说,使用更短的脉冲也被证明有助于揭示RRAM开关面临的下一个严峻挑战-其不稳定性。

  他说:“与使用更长的脉冲宽度相比,我们获得了高耐久性,良好的稳定性和均匀性。” “但是,不稳定性会影响我们维持内存状态的能力。消除这种不稳定是另一天的问题,但至少我们已经为下一轮研究澄清了这个问题。”

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