۰ نفر
۱۴ آبان ۱۳۸۸ - ۱۱:۰۰

پژوهشگران دو گام دیگر به تولید تجاری حافظه تغییر فاز دهنده نزدیک شدند، فناوری جدیدی که می‌تواند نحوه کنار هم قرار گرفتن کامپیوترهای آینده را تغییر دهد.

مجید جویا: اینتل و نومونیکس، همراه با اس‌تی‌مایکروسیستمز به‌تازگی توانسته‌اند یک گونه جدید از تراشه‌های حافظه تغییر فاز دهنده را تولید کنند، امری که امیدوارند بتواند به تحقق انتظار از این فناوری برای حافظه‌های کوچک و پر ظرفیت جامه عمل بپوشاند.

به گزارش سی‌نت؛ حافظه 64 مگابایتی این نمونه به خودی خود اهمیتی ندارد؛ چرا که نومونیکس در سال 2006 تولید حافظه 128 مگابایتی را با این فناوری اعلام کرده بود، و سامسونگ نیز در ماه سپتامبر / شهریور اعلام کرد که چیپ 512 مگابایتی تغییر فاز دهنده ساخته است. آن‌چه مهم است، دو پیشرفت بزرگی است که در تحقق بخشیدن به این رویای چند ده ساله بدست آمده است.

اول این‌که پژوهشگران یک شبکه از سیم‌ها را در تراشه تعبیه کرده‌اند که در نتیجه آن کامپیوتر می‌تواند به راحتی نوشتن مقادیر صفر و یک را در هر یک از 64 میلیون سلول حافظه کنترل کند. دوم این‌که این فرایند تولید صنعتی آنها را قادر می‌سازد لایه‌های متعددی را روی هم قرار دهند، و در نتیجه این حافظه می‌تواند در یک حجم مشخص تراکم بیشتری داشته باشد.

ذخیره کردن اعداد در یک کامپیوتر کار جدیدی نیست، پس چه دلیلی دارد که بگوییم که حافظه تغییر فاز دهنده که مقادیر صفر و یک را با تغییر ساختار مولکولی یک نوع خاص از شیشه در خود ذخیره می‌کند، کار مهمی انجام می‌دهد؟

دلیلش این است که چنین حافظه‌ای می‌تواند سرعت بالای حافظه‌های سنتی کامپیوتر را با قیمت پایین، مصرف برق کم و ظرفیت بالای حافظه‌های فلش ترکیب کند. در اختیار داشتن مقدار زیادی از حافظه با سرعت دسترسی بالا، می‌تواند سخت‌افزار و نرم‌افزارهای کامپیوتری را ساده کند، در حالی که در کامپیوترهای امروزی بر اساس نوع تعادلی که فناوری آنها بین سرعت عملکرد وظرفیت آنها برقرار می‌کند طبقه‌بندی می‌شوند.

امروزه سیستم‌های عامل باید دائما کار کنند تا اطلاعات مهم را در حافظه خود نگهدارند، در حالی که بقیه اطلاعات را به «حافظه مجازی» که روی هارد درایو کامپیوتر قرار دارد منتقل می‌کنند؛ یا (به تازگی) روی دیسک‌های حالت جامد که از حافظه فلش ساخته شده است، و یک لایه واسطه در سلسله مراتب حافظه‌ محسوب می‌شود.

ال فازیو، رئیس طرح توسعه فناوری‌های حافظه اظهار داشت: «در اینتل، ما این را به عنوان یک نقطه مهم در امکان پذیر ساختن یک گروه از حافظه‌های آینده می‌بینیم که در آن شما می‌توانید به معنای واقعی کلمه، تمام ویژگی‌های «حافظه» را با ویژگی‌های «ذخیره» ترکیب کنید، و آنها را در یک نوع از حافظه قرار دهید. نتایج تحقیقات به ما این امید را می‌دهد که به زودی به این هدف برسیم».

دلیل دیگر این است که، حافظه تغییر فاز دهنده می‌تواند مشکلات موجود را بر سر راه کوچک‌تر کردن فناوری‌های کنونی حافظه برطرف کند. علاوه بر این‌ها، این فناوری می‌تواند مصرف توان را کاهش دهد، گرمای تلف شده را کم کند و بر طول عمر باطری بیفزاید.

یک تاریخ طولانی
ولی وقتی این وعده را می‌شنوید، بهتر است تاریخ طولانی آن را نیز در نظر بگیرید.

حافظه تغییر فاز دهنده نظریه‌ای است که چندین دهه عمر دارد. گوردون مور، یکی از موسسین اینتل (که بخشی از شهرت خود را مدیون قانون مور است) در سال 1970 این فکر را به روی کاغذ آورد. از آن زمان تا کنون پیشرفت‌هایی در این زمینه حاصل شده: هم‌اکنون از فناوری حافظه تغییر فاز دهنده برای ذخیره کردن داده‌ها بر روی سی.دی‌ها و دی.وی.دی‌های قابل بازنویسی (ReWritable) استفاده می‌شود.

اینتل و نومونیکس در تلاش خود برای استفاده تجاری از این فناوری، تنها نیستند. شرکت تازه تاسیس Ovonyx نیز در حال کار بر روی آن است، کما این‌که آی.بی.ام، سامسونگ، و فیلیپس الکترونیک نیز در آزمایشگاه‌های خود مشغول تحقیق روی آن هستند. ولی همانگونه که سال‌ها کار نشان می‌دهد، ارائه حافظه تغییر فاز دهنده به بازار کار بسیار سختی است.

فازیو و گرگ اتوود، از اعضای ارشد بخش فناوری در نومونیکس، رنج اعلام این‌که شرکت‌های آنها از آغاز این دهه به طور جدی مشغول کار بر روی این فناوری شده را بر خود هموار کرد و گفت: «فناوری‌های جدید حافظه که چشمگیر باشند واقعا نادر هستند. مشکلات و موانع زیادی بر سر راه معرفی یک فناوری جدید حافظه وجود دارد. از این رو ده سال زمان زیادی برای این کار نیست».

اتوود گفت که تنها سه نوع از حافظه از دهه 1960 تا کنون تولید شده‌اند: Dynamic Random Access Memory (DRAM) که نقطه اتکای حافظه کامپیوتر بود، حافظه گران قیمت‌تر Static dynamic Random Access Memory یا (SRAM) که معمولا بر روی پردازنده‌ها قرار می‌گیرد، و Electrically Erasable Programmable Read- Only Memory یا (EEPROM)، که حافظه‌های فلش یکی از گونه‌های آن هستند.

بنا بر این، افزودن حافظه تغییر فاز دهنده، که برخی از اوقات آن را PCM, PRAM یا اوونیک نیز می‌نامند، یک گام جدید در تاریخ محاسبات خواهد بود.

این حافظه چگونه کار می‌کند؟
حافظه تغییر فاز دهنده، مقادیر 1 و 0 را در یک تکه کوچک شیشه ذخیره می‌کند، که می‌تواند از یک حالت به حالت دیگر تغییر فاز بدهد؛ و مولکول‌هایش نیز می‌توانند هم در فرم کریستالی کنار هم قرار بگیرند و هم به صورت نامنظم. می‌توان گفت که وضعیتی شبیه به مولکول‌های آب دارد که هم در حالت مایع و هم در حالت بلور یخ در کنار هم قرار می‌گیرند.

علاوه بر آن، اینتل در سال 2008 تولید حافظه تغییر فاز دهنده «چند لایه» را اعلام کرد که دو حالت میانه را نیز به این حالت‌ها اضافه می‌کند، حرکتی که معنای آن این خواهد بود که از این پس یک سلول به جای یک بیت می‌تواند اطلاعات دو بیت را در خود ذخیره کند؛ که شامل مقادیر دودویی 00، 01، 10، و 11 خواهد بود. به گفته اینتل این امر به راحتی ظرفیت 128 مگابیتی حافظه نمونه را به 256 مگابیت افزایش خواهد داد.

به گفته اتوود، فناوری چند لایه‌سازی نیز می‌تواند چگالی حافظه را بیشتر افزایش دهد، هر چند که محدودیت‌هایی برای آن وجود دارند: «در تئوری، ما می‌توانیم لایه‌ها را هرچند تا که بخواهیم روی هم قرار دهیم. ولی در عمل، هر لایه از حافظه یک هزینه اضافی خواهد داشت. نیاز به پردازش بیشتر و افزایش احتمال اینکه خرابی‌های احتمالی، مقدار تراشه‌های مفید را که از یک فرایند تولید خارج می‌شوند کاهش دهد، نمونه‌ای این هزینه‌ها هستند. برای مثال هیچ دلیلی وجود ندارد که ما نتوانیم چهار لایه، و یا حتی بیشتر از آن، را روی هم قرار بدهیم».

به رغم این‌که چند لایه‌سازی پژوهشگران را هیجان‌زده می‌کند، ولی نمونه 64 مگابیتی تنها از یک لایه از سلول‌های حافظه استفاده می‌کند. هر چند که فازیو می‌گوید: «اولین لایه سخت‌ترین آنها است».و حافظه‌های فلش امروزی نیز تنها یک لایه دارند.

مانند حافظه‌های فلش ولی بر خلاف مموری کامپیوتر، حافظه تغییر فاز دهنده فرار نیست، امری که به این معنی خواهد بود که هنگامی که اطلاعات بر روی آن نوشته شدند، حتی اگر اتصال به برق قطع شد این اطلاعات روی آن می‌مانند. این کار فقط به حفظ اطلاعات در زمان خاموش بودن دستگاه کمک نمی‌کند، بلکه به این معنی نیز خواهد بود که بر خلاف DRAM، برای حفظ اطلاعات بر روی حافظه نیازی به این نیست که دائما جریان برق برقرار باشد.

حتی کوچک‌تر از نانومتر
اینتل نگفته که جدیدترین سلول‌های حافظه این شرکت چقدر فشرده خواهند بود. ولی این شرکت امیدوار است که برای سلول‌های حافظه خود، بتواند به چگالی معادل حافظه فلش دست یابد؛ و البته بعدها از آن هم فراتر رود.

به گفته فازیو، حافظه‌های فلش امروزی برای ذخیره اطلاعات به ولتاژ نسبتا بالا، حدود 20 ولت نیاز دارند؛ ولی کنار هم قرار دادن ولتاژ بالا و فضای کم کار سختی است، و این حقیقتی است که محدودیت‌های حافظه‌های فلش را نشان می‌دهد. حافظه‌های فلش امروزی به اندازه‌هایی در حدود 30 نانومتر برای هر بیت رسیده‌اند و با در نظر گرفتن مسئله ولتاژ و این حقیقت که تفاوت بین 0 و 1 تنها «چند الکترون» است، کوچک‌تر کردن حافظه‌های فلش کار سختی خواهد بود.

ولی در دیگر سو، حافظه تغییر فاز دهنده می‌تواند خیلی کوچک‌تر از این باشد. فازیو می‌گوید: «پژوهش‌ها در صنعت نشان داده که می‌توان به 5 نانومتر و یا حتی کمتر از این هم برای هر سلول رسید».

شبکه جدید سیم‌کشی کمک می‌کند که حتی وقتی که سلول‌ها از این هم کوچک‌تر می‌شوند، بتوان راهی برای دریافت اطلاعات از آنها یافت. همه این‌ها برای صنعت کامپیوتر مهم است، صنعتی که یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های آن مسئله ذخیره اطلاعات است.

روزی روزگاری، حافظه و پردازنده‌ها در سرعت‌هایی نزدیک به هم کار می‌کردند، ولی در طول سال‌ها آنها از هم جدا افتادند، که به این معنی است که پردازنده‌ها عموما باید تا زمانی که سیستم حافظه اطلاعاتی را که سی‌پی‌یو درخواست کرده، بیاورد صبر کنند. معماران سیستم سعی کردند با ایجاد یک سلسله مراتب از حافظه‌های سیستم، (سطوح مختلف حافظه با کش SRAM، و بعد از آن، DRAM که یک سطح پایین‌تر از آن قرار دارد، و بعد از آنها هم هارد درایو) راهی برای حل این مشکل بیابند

حافظه‌های فلش امروزی، که سریع‌تر از یک هارد درایو و ارزان‌تر از یک حافظه سنتی هستند ، در حال تغییر این ترتیب هستند. این نوع حافظه، هم‌اینک نیز بازار ابزارهای همراه را با ارائه وسایلی که ظرفیت کافی برای تعداد زیادی از آهنگ‌ها، ویدیو‌ها و عکس‌ها دارند، به کلی زیر و رو کرده است. اکنون با ابزار حالت جامد به بازار لپ‌تاپ‌های گران قیمت نیز وارد شده و عمر بالاتر باتری و عملکردی بهتر را برای آنها به ارمغان آورده است. و سرورها نیز با ورود حافظه‌های فلش به حوزه خود، در آستانه تغییرات عمده‌ای قرار دارند.

ولی حافظه فلش، در مقایسه با مموری‌های سنتی خیلی کند است. اگر حافظه تغییر فاز دهنده بتواند در سال‌های آتی به سرعت عملکرد وعده داده شده برسد، باید انتظار تغییرات عمیق‌تری را در سیستم‌های کامپیوتری داشته باشیم.

کد خبر 23086

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
5 + 8 =