Muistipäivitys poistaa pc:n pullonkaulat - MikroPC

Tallennusmuisti
kutistuu ja kasvaa
Häviötön muisti on kätevä
tallennusväline pienehköille
tietomäärille. Vaatimusten
kasvaessa ahtaaksi
käyvälle flash-muistille
etsitään korvaajaa.
Usb-muistitikut, kameroiden
muistikortit, monet mp3-musiikkisoittimet
ja nykyään jopa
eräät sylimikrojen levyasemat
käyttävät tiedon tallennukseen häviötöntä
muistia. Tavallisesta muistipiiristä poiketen
häviötön muisti säilyttää sisältönsä,
vaikka sen sähkövirta katkaistaan.
Häviöttömiä muistityyppejä on useita,
mutta laajimmalle on levinnyt flashmuistiksi
kutsuttu muistityyppi. Kätevyydestään
huolimatta flashilla on myös ongelmansa.
Perinteisen flash-muistin tallennussolu
perustuu muunnettuun transistoriin
Eriste
Si0 2
Lähde
Flash-muistisolun rakenne
Eriste
Si0 2
Ohjaushila
ja materiaaliin, joka pystyy varastoimaan
sähkövarauksen. Vuototaipumuksen takia
solu tarvitsee ympärilleen tuhdin eristekerroksen,
joka kasvattaa solun kokoa.
Uudelleenkirjoittaminen puolestaan vaatii
suuren virran. Solujen pakkaaminen tiheämmin
kasvattaa lämpöongelmia ja aiheuttaa
suuria sähköhäviöitä sekä altistaa
muistin toimintahäiriöille.
Kelluva hila
(säilyttää varauksen)
Nielu
TEKSTI JA KUVAT:
JARI TOMMINEN
Korvaajille kysyntää
Flash-muistin rajallinen tallennuskapasiteetti
on saanut muistivalmistajat etsimään
keinoja kiertää muistisolun fyysisen
koon aiheuttamia rajoituksia.
Sopivilla materiaalivalinnoilla ja solun
kanavatransistorin ohjausta hieman
muuttamalla on löydetty tapoja tallentaa
samaan soluun useampia bittejä. Menetelmät
vaihtelevat kelluvan hilan eri reunojen
varaustilan erottelusta suuruudeltaan
erilaisten varaustilojen tallentamiseen.
Kaikki nämä menetelmät pohjautuvat
kuitenkin flash-muistitekniikkaan. Täysin
poikkeaviin ratkaisuihin perustuvia muistityyppejä
on toistaiseksi ilmaantunut vain
harvoja. Yksi niistä on niin kutsuttu magnetoresistiivinen
muisti. Tähän mennessä
ehkäpä lupaavin vaihtoehto on kuitenkin
ohjelmoitava, metallisoituva solu (programmable
metallization cell, PMC).
Arizonan osavaltion yliopiston sovelletun
nanoioniikan keskuksessa kehitellyn
muistin sähköntarpeen luvataan olevan
jopa vain tuhannesosa nykyiseen flashmuistiin
verrattuna. PMC-muistin tallennustiheyskin
on useita kertoja flash-muistia
suurempi.
Yksinkertainen on tehokasta
PMC-muistissa volframi- ja kuparielektrodien
väliin on sijoitettu ohut kalvo kupari-ioneilla
rikastettua, lasimaista germaniumsulfidia.
Kirjoitettaessa elektrodien
väliin kytketään jännite siten, että volframielektrodi
on negatiivinen. Tällöin
elektrolyyttiin muodostuu sähkökenttä.
Kenttä saa elektrolyytin ja toisen elektrodin
kupari-ionit kasautumaan volframielektrodille
ja muodostamaan elektrodien
väliin ohuen, metallisen nanojohtimen.
Johtimen ollessa paikallaan elektrodien
välinen vastus on käytännössä lähes nolla
– solussa on silloin ykkösbitti. Solun pyyhkiminen
tai nollabitin kirjoittaminen tapahtuu
kääntämällä elektrodien välinen
jännite napaisuudeltaan päinvastaiseksi.
Tämä saa ohuen nanojohtimen purkautumaan,
jolloin solun vastus nousee huomattavasti
suuremmaksi.
PMC:n etuina ovatkin nanomittakaavan
koko, hyvin pieni sähköntarve ja se,
ettei tallennettu tieto häviä. Uudet muistit
voidaan myös valmistaa olemassaolevalla
tuotantotekniikalla. ■
>
P-tyypin
puolijohde
N-tyypin
puolijohde
Tavallisen flash-muistisolun rakenne perustuu
pitkälti mosfet-kanavatransistoriin.
Ohjelmoitaessa solua (looginen 0-tila) lähteeseen kytketään
nollajännite ja ohjaushilaan sekä nieluun 12 voltin jännite.
Tämän seurauksena kelluvaan hilaan siirtyy elektroneja,
jotka jäävät hilaan ympäröivän eristeen ansiosta vangeiksi,
kun jännite katkaistaan.
Pyyhittäessä solua (looginen 1-tila) lähde jätetään auki,
ohjaushilaan kytketään nollajännite ja nieluun 12 voltin jännite.
Tämä vapauttaa kelluvaan hilaan vangitun sähkövarauksen.
WWW.MIKROPC.NET MikroPC 1/2008 31