וִידֵאוֹ: EEE 236 PRESENTATION-RRAM (נוֹבֶמבֶּר 2024)
אתמול כתבתי על הבעיות העומדות בפני יצרני זיכרון הבזק המסורתיים של NAND, סוג האחסון בו אנו משתמשים בסמארטפונים, בטאבלטים וב- SSD. זיכרון הפלאש צמח אדיר בעשור האחרון. הצפיפות עלתה ככל שהמחירים ירדו במהירות עד לנקודה בה כיום די נפוץ לראות מחברות קטנות שמשתמשות בכונן SSD כדי להחליף כוננים קשיחים ומערכות ארגוניות המשתמשות בהבזק רב. זה לא - ולא יחליף - תחליף לכוננים קשיחים, שנשארים זולים וקיבולים יותר, אבל זה הביא יתרונות רבים למערכות אחסון ארגוניות וניידות כאחד. עם זאת, נראה כי קנה המידה המסורתי עבור פלאש NAND מסתיים, וכתוצאה מכך אנו רואים הרבה יותר פעילות סביב צורות זיכרון חלופיות.
כדי לטפל בבעיות אלה, המפתחים ניסו ליצור סוגים חדשים של זיכרון לא נדיף, כאשר תשומת הלב הגדולה ביותר נמשכת לדברים כמו STT-MRAM, זיכרון לשינוי פאזות, ו- RAM גישה נגישה אקראית במיוחד (RRAM או ReRAM). למרות שישנם סוגים רבים ושונים של RRAM, התא הבסיסי בדרך כלל מורכב מאלקטרודה עליונה ותחתונה המופרדת על ידי חומר מרווח. כאשר מופעל מתח חיובי נוצרים חוטים מוליכים והזרם זורם בחומר; כאשר מופעל מתח שלילי, חוטים נשברים והמרווח פועל כמבודד.
RRAM והחלופות האחרות הועברו לרוב לראשונה כתחליפים עבור פלאש NAND או עבור DRAM מסורתי, אך לפחות בהתחלה זוכים לתשומת לב מיוחדת כ"זיכרון של מחלקת אחסון "(SCM) שיציע העברה מהירה ישירות למעבד (כמו DRAM)) יש צפיפות גבוהה יותר (כמו NAND Flash). הרעיון הוא שאפשר היה לגשת אליך הרבה אחסון במהירות רבה, במקום רק כמות קטנה של DRAM מהיר מאוד ואז כמות גדולה יותר של פלאש איטי יחסית (בדרך כלל מגובים בכוננים קשיחים אפילו יותר איטי אך יותר קיבולי). המפתח ליצירה זו הוא קבלת "גודל תא" קטן לאחסון פיסות הזיכרון, חיבור התאים יחד ומציאת דרך לייצר זאת במחיר סביר. כמובן שמערכות ותוכנות יצטרכו לעבור ארכיב מחדש כדי לנצל את שכבות האחסון הנוספות הללו.
הרעיון נמצא תחת מחקר זה זמן רב. עוד בשנת 2010, Unity Semiconductor (כיום בבעלות רמבוס) הציג שבב ReRAM של 64 מגה בייט. HP מדברת על טכנולוגיית memristor שלה, סוג של ReRAM, בשנים האחרונות, והחברה הודיעה על תוכנית לעבוד עם Hynix Semiconductor כדי להשיק תחליף לפלאש NAND בקיץ 2013. ברור שזה עדיין לא קרה, אבל נראה שהרבה התקדמות מתרחשת בתחום ה- ReRAM.
בכנס בינלאומי מעגלי מוצקים בינלאומיים (ISSCC) השנה, טושיבה וסאנדיסק (שהם שותפים בזיכרון פלאש), הראו שבב ReRAM של 32 ג'יגה-בייט, ובפסגת זיכרון הפלאש בשבוע שעבר, מספר חברות הראו טכנולוגיות חדשות שנסבות סביב טכנולוגיית RRAM.
אחד המעניינים ביותר הוא Crossbar, שמשתמש בתאי RRAM על בסיס כסף-יון המחוברים יחד במערך "crossbar array" כדי להגדיל את הצפיפות. החברה הראתה אב-טיפוס, הכולל גם את הזיכרון וגם בקר בשבב בודד בפסגה, ולדבריה היא מקווה שהטכנולוגיה תתמחר בשנה הבאה, אם כי עם מוצרים סופיים שלא צפויים להופיע עד 2015. Crossbar אומר כי ל- RRAM שלה 50 חביון נמוך פי כמה מפלאש NAND, וכי דיסקי מצב מוצק (SSDs) המבוססים על טכנולוגיה זו לא ידרשו את המטמונים של DRAM ואת פילוס השחיקה המשותף ל- SSD מבוסס NAND של ימינו.
קרוסבר אומר כי יש לה דוגמאות עבודה המיוצרות על ידי TSMC והמוצר המסחרי הראשון שלה יהיה זיכרון משובץ המשמש ב- SoC, אך הוא לא חשף פרטים רבים. עם זאת דווח כי החברה מקווה לייצר שבב 1Tb שגודלו כ -200 מילימטרים רבועים.
SK Hynix, שעובדת גם היא על הטכנולוגיה, דיברה על היתרונות של RRAM בהצגת חביון נמוך יותר וסיבולת טובה יותר מזו של NAND וכיצד זה הגיוני בזיכרון בכיתת האחסון. ניתן ליצור התקני RRAM בעזרת מערך חוצה או עם מערך אנכי כמו 3D NAND, אך לשניהם יש אתגרים. כתוצאה מכך, SK Hynix אמר כי מכשירי ה- RRAM הראשונים, ככל הנראה בסביבות 2015, יהיו יקרים פי שניים עד שלוש מאשר פלאש NAND וישמשו בעיקר ליישומים בעלי ביצועים גבוהים בגומחה.
בינתיים, הרבה חברות אחרות עובדות במרחב. בעוד שטושיבה וסאנדיסק הציגו שבב אב-טיפוס השנה, סוני מציגה ניירות RRAM מאז 2011 והיא עובדת עם מיקרון לפיתוח שבב של 16 ג'יגה-בתים בשנת 2015. אבל גם אם תא הזיכרון ומערכי העבודה יעבדו בצורה מושלמת, זה עדיין היה לוקח זמן רב לפתח את בקרי הקושחה כדי להפוך אותם למימושי.
בהתחשב בכל ההייפ שמלווה טכנולוגיות חדשות והנטייה לאנשים מבוגרים להתקדם רחוק יותר ממה שאנשים חושבים, לא סביר שזכרון הפלאש של NAND או DRAM ייעלם בזמן הקרוב, וזה לא יפתיע אותי לראות ש- RRAM ייקח יותר זמן עד להמריא ממה שחושבים תומכיו. המוצרים הסופיים עשויים להיות שונים מאוד מאבות הטיפוס המוצגים כעת. אבל מתחיל להיראות ש- RRAM יעשה את הקפיצה מהמעבדה לשוק המסחרי מתישהו בשנתיים-שלוש הקרובות. אם כן, זה יכול להשפיע עמוקות על אופן התכנון של מערכות.
