หน่วยความจำถาวร

นวัตกรรมในหน่วยความจำถาวรที่มีเวลาแฝงต่ำซึ่งขับเคลื่อนโดยการวิจัยวัสดุและอุปกรณ์ที่ทันสมัย

เทคโนโลยีที่แตกต่างกันสองแบบถูกนำมาใช้ในฐานะหน่วยความจำที่เข้าถึงได้โดยซีพียู SRAM และ DRAM ทั้งสองอย่างนี้มีความไม่แน่นอน นั่นหมายถึงข้อมูลที่จัดเก็บไว้จะสูญหายเมื่อไม่มีกำลังไฟหรือเมื่อปิดเครื่อง หน่วยความจำประเภทใหม่ (หน่วยความจำถาวร หรือ Storage Class Memory หรือ SCM)) ได้รับการตรวจสอบและพัฒนาขึ้นซึ่งเป็นหน่วยความจำถาวร นั่นคือ จะไม่สูญหายไปเมื่อปิดเครื่อง

Storage Class Memory

เวลาแฝงของเซลล์หน่วยความจำ คือการวัดเวลาที่ใช้ในการส่งข้อมูลที่ซีพียูร้องขอกลับมายังซีพียู เวลาแฝงจะแตกต่างกันไปตามแอปพลิเคชันหรือกรณีการใช้งาน รวมทั้งสถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์และหน่วยความจำ โดยทั่วไป DRAM มีเวลาแฝงประมาณ 15 ถึง 100 นาโนวินาที ในขณะที่ NAND มีเวลาแฝงประมาณ 80 ถึง 120 ไมโครวินาที ช่องว่างระหว่างเวลาแฝงคือเป้าหมายของ “Stoage Class Memory” (SCM)

ดีไซน์ของ SCM หรือหน่วยความจำถาวรบางอย่างที่มีเวลาแฝงต่ำที่สามารถสู้ได้กับ DRAM ประเภทหนึ่งคือ MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory) เทคโนโลยีอื่นๆ มีเวลาแฝงอยู่ในช่วงระหว่าง DRAM และ SSD เช่น PCM (Phase Change Memory) หรือ ReRAM (Resistive Random-Access Memory) การออกแบบเทคโนโลยีอื่นๆ และเซลล์หน่วยความจำได้รับการอธิบายไว้ในส่วนวรรณกรรม โดยมีเซลล์ใหม่ๆ ที่ถูกตรวจสอบในมหาวิทยาลัยและห้องปฏิบัติการต่างๆ ทั่วโลก

ความพยายามของ Western Digital เกี่ยวกับหน่วยความจำถาวร

กลุ่ม NVM ภายในฝ่ายวิจัยของ Western Digital ได้รับมอบหมายงานในการประเมินการออกแบบเซลล์หน่วยความจำ NVM ที่เสนอตัวเข้ามาทั้งหมด

ไม่เพียงแต่หน่วยความจำจะต้องสามารถเก็บข้อมูลไว้ได้เท่านั้น แต่ยังต้องสามารถรักษาข้อมูลไว้ภายในช่วงเวลาที่เป็นที่ยอมรับในเชิงพาณิชย์อีกด้วย ความเร็วของเซลล์ต้องอยู่ในช่วงเวลาแฝงเป้าหมายสำหรับ SCM และอายุการใช้งานของเซลล์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของ SCM เซลล์ต้องผลิตขึ้นโดยใช้อุปกรณ์การผลิตซิลิคอนในปัจจุบัน และเทคโนโลยีนี้ต้องปรับขนาดได้สำหรับโหมดที่เล็กลง ถ้าต้องแข่งขันในตลาดอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล

เพื่อให้บรรลุพันธกิจนี้ ฝ่าย NVM ต้องตรวจสอบวัสดุที่ใช้อยู่และวัสดุใหม่เซลล์หน่วยความจำที่สร้างึ้น และทำการทดสอบเซลล์เหล่านั้น รวมถึงระบุคุณสมบัติของเซลล์เทียบกับรายละเอียดจำเพาะของเป้าหมายของเซลล์ SCM NVM

เทคโนโลยีเซลล์หน่วยความจำที่เป็นไปได้นี้ต้องได้รับปรับปรุง และพบว่าไม่มีเซลล์ใดที่ทำได้ตามรายละเอียดจำเพาะทั้งหมดในการทดลองครั้งแรก เซลล์เหล่านั้นที่มีความเป็นไปได้ต้องได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม (วัสดุ กระบวนการผลิต ฯลฯ) นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเซลล์เรื่องขนาด ต้องผ่านการตรวจสอบเพื่อระบุว่าเทคโนโลยีนี้สามารถปรับขนาดได้หรือไม่

เมื่อเซลล์หน่วยความจำที่เหมาะสมได้รับการระบุแล้ว ฝ่ายวิจัย NVM จะทำงานร่วมกับฝ่ายอื่นๆ ภายใน Western Digital เพื่อตรวจสอบว่าจำเป็นต้องใช้อะไรบ้างเพื่อสร้างสรรค์เทคโนโลยีนี้และนำมาใช้ในการผลิตสินค้า การทำเช่นนี้จำเป็นต้องอาศัยความพยายามตั้งแต่การรวมระบบเข้าไว้ในระบบปฏิบัติการ ไปจนถึงการวางโครงสร้างเพื่อผลิตเทคโนโลยีใหม่

ห้องปฏิบัติการระดับนาโนของ Western Digital

เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์เหล่านี้ หน่วยงานวิจัยได้สร้างห้องปฏิบัติการระดับนาโนขึ้น ซึ่ง มีเอกลักษณ์ในอุตสาหกรรมอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลและหน่วยความจำ

ห้องปฏิบัติการนี้มีชุดเครื่องมือการเคลือบด้วยฟิล์มบางๆ, เครื่องมือการวางแพทเทิร์น, อุปกรณ์การกำหนดคุณลักษณะ และขีดความสามารถในการสร้างแบบจำลองไปจนถึงการจัดทำการศึกษา และพัฒนาวัสดุใหม่ๆ สำหรับอุปกรณ์ระดับนาโน

จากนั้นวัสดุเหล่านี้จะถูกนำมาวางรูปแบบและวางซ้อนกับวัสดุอื่นๆ เพื่อผลิตอุปกรณ์ระดับนาโนและวงจรการทดสอบ ซึ่งทั้งหมดนี้อยู่ในห้องปฏิบัติการเดียวกัน การทดสอบในชุดเครื่องมือการกำหนดคุณลักษณะทางไฟฟ้าอีกชุดหนึ่ง จะช่วยทำให้วงจรการพัฒนาวัสดุ การออกแบบอุปกรณ์ การผลิต และการทดสอบมีความสมบูรณ์

เรียนรู้เพิ่มเติม

ติดต่อเรา