स्मृति का भविष्य क्या है? इंटेल निस्संदेह उन निर्माताओं में से एक है जिसने भविष्य की प्रौद्योगिकियों पर सबसे अधिक दांव लगाया है। रैम्बस DRAM से लेकर बाद में Optane 3DXpoint मेमोरी तक, इसने अधिक उन्नत प्रौद्योगिकियों के लिए अपनी खोज और इच्छा दिखाई है। दुर्भाग्य से, इन दो मेमोरी तकनीकों से इंटेल को बहुत उम्मीदें थीं, अंततः उन्हें अपने हाथों से मौत की सजा सुनाई गई, जिससे लोग आहें भरते हैं।
और ऑप्टेन के परदे के बाद, कौन सी तकनीकें हर किसी के ध्यान के योग्य हैं?
कफ़लिन एसोसिएट्स के टॉम कफ़लिन और ऑब्जेक्टिव एनालिसिस के जिम हैंडी ने हाल ही में एक रिपोर्ट जारी की। दो सेमीकंडक्टर विश्लेषकों ने पांच उभरती भंडारण प्रौद्योगिकियों की संभावनाओं का विस्तृत विश्लेषण किया, जिससे हम प्रौद्योगिकी विकास की एक झलक पा सकते हैं।
विश्लेषकों ने सबसे पहले ऑप्टेन की विफलता से सीखे गए सबक का सारांश दिया। सेमीकंडक्टर निर्माण का सार यह है कि आउटपुट जितना अधिक होगा, लागत उतनी ही कम होगी। ऑप्टेन के साथ, इंटेल कीमतें कम करने और चिप की बिक्री बढ़ाने के लिए उत्पादन क्षमता बढ़ा सकता था। हालाँकि, ऑप्टेन की प्रारंभिक उत्पादन क्षमता पर्याप्त नहीं थी, जिसका मतलब था कि चिप्स की लागत अधिक थी, और उसे नुकसान का यह हिस्सा खुद ही उठाना पड़ा। बिक्री तब तक बढ़ती रहनी चाहिए जब तक कि उत्पादन क्षमता में वृद्धि उचित न हो जाए, और अंततः प्रत्येक चिप की लागत कम न हो जाए, जिससे पर्याप्त लाभ कमाया जा सके।
इससे यह भी पता चलता है कि उभरते मेमोरी बाजार में पैमाने की अर्थव्यवस्थाएं हमारी सोच से कहीं अधिक बड़ी भूमिका निभा सकती हैं, और रिपोर्ट यह निष्कर्ष देती है कि लागत समानता हासिल करने के लिए वेफर वॉल्यूम प्रतिस्पर्धी प्रौद्योगिकियों की मात्रा के 10% के करीब होना चाहिए।
ऑप्टेन की क्रमिक विफलता की प्रक्रिया में, पांच उभरती हुई भंडारण प्रौद्योगिकियां मंच पर दिखाई देने लगी हैं, जिनमें एमआरएएम, चरण परिवर्तन मेमोरी (पीसीएम), फेरोइलेक्ट्रिक रैम (एफईआरएएम), प्रतिरोधक मेमोरी रैम (रेरैम) और एनआरएएम/अल्ट्रारैम शामिल हैं। उनसे NAND और NOR की विस्तार सीमाओं को पार करने और DRAM और SRAM की तुलना में कम बिजली की खपत करने की उम्मीद है।
01
FRAM/FeRAM
1952 में आविष्कार किया गया FRAM, सबसे पुरानी उभरती हुई मेमोरी है। आज, विभिन्न उपकरणों में 4 बिलियन से अधिक FRAM चिप्स स्थापित हैं। हालाँकि इसके नाम में लोहा है, FRAM किसी भी लोहे का उपयोग नहीं करता है। इसमें फेरोमैग्नेटिज्म के समान एक हिस्टैरिसीस लूप होता है, और यह हिस्टैरिसीस लूप इसे डेटा संग्रहीत करने की अनुमति देता है।
FRAM का सिद्धांत कुछ क्रिस्टल जालकों के अद्वितीय भौतिक गुणों का दोहन करना है। फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में, परमाणु जाली के भीतर दो स्थिर स्थितियों में से एक पर कब्जा कर सकते हैं। विद्युत क्षेत्र जाली के भीतर मोबाइल परमाणुओं को दो स्थिर स्थितियों में से एक में ले जाता है, जो विद्युत क्षेत्र की ध्रुवीयता और कुछ भौतिक संपत्ति (शायद कैपेसिटेंस या प्रतिरोध) पर निर्भर करता है, जो फंसे हुए परमाणु की स्थिति पर निर्भर करता है।
वर्तमान में कई निर्माता अभी भी FRAM का उत्पादन कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, इन्फिनियन मुख्य रूप से अलग-अलग FRAM चिप्स का उत्पादन करता है, जबकि टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स और फुजित्सु प्रौद्योगिकी को MCU में एम्बेड करते हैं। फुजित्सु मेट्रो टिकटों में FRAM भी एम्बेड करता है। इस उपयोग का मुख्य कारण यह है कि FRAM की लेखन ऊर्जा खपत भंडारण प्रौद्योगिकियों में अपेक्षाकृत सबसे कम है।
FRAM का आविष्कार होने में इतना समय क्यों लगा, अरबों चिप्स के उत्पादन के बाद भी यह अज्ञात क्यों है, और क्या यह अभी भी एक उभरती हुई भंडारण तकनीक के रूप में सूचीबद्ध है?
इसका कारण यह है कि FRAM पहले मुख्य रूप से लेड जिरकोनेट टाइटेनेट (PZT) और स्ट्रोंटियम बिस्मथ टैंटलेट (SBT) पर आधारित था, लेकिन दोनों सामग्रियों में लेड या बिस्मथ होता है, जो फैब में प्रदूषण का कारण बनेगा, जिससे इसकी उत्पादन क्षमता सीमित हो जाएगी। सौभाग्य से, 2011 में, यह पता चला कि हेफ़नियम ऑक्साइड (HfO) में कुछ शर्तों के तहत फेरोइलेक्ट्रिक गुण होते हैं। HfO, FinFET में प्रयुक्त हाई-K गेट डाइइलेक्ट्रिक का आधार है। इससे न केवल उत्पादन क्षमता की समस्या का समाधान होता है, बल्कि प्रदूषण भी नहीं फैलता है। इसलिए, हालांकि एचएफओ का आधिकारिक तौर पर उत्पादन के लिए उपयोग नहीं किया गया है, भविष्य की संभावनाएं बहुत उज्ज्वल हैं।
फ्लैश मेमोरी की तुलना में, FRAM के फायदों में कम बिजली की खपत, तेज लिखने की गति और उच्च अधिकतम पढ़ने/लिखने की सहनशक्ति शामिल है। FRAM का डेटा प्रतिधारण समय +85°C (कम तापमान पर दशकों तक) पर 10 साल से अधिक है, लेकिन इसके अपने नुकसान भी हैं, यानी भंडारण घनत्व फ्लैश मेमोरी उपकरणों की तुलना में बहुत कम है, भंडारण क्षमता सीमित है, और लागत अधिक है। 2021 तक, विभिन्न विक्रेताओं द्वारा बेचे जाने वाले चिप्स का भंडारण आकार (घनत्व) 16Mb से अधिक नहीं है।
वर्तमान में, FRAM को अब CMOS तकनीक के माध्यम से चिप्स में एम्बेड किया जा रहा है, जिससे MCU को अपनी स्वयं की FRAM मेमोरी प्राप्त करने की अनुमति मिलती है, जो MCU चिप्स में फ्लैश मेमोरी को एम्बेड करने के लिए आवश्यक चरणों से कम है, जिससे लागत में काफी कमी आती है।
02
पीसीएम
इंटेल द्वारा ऑप्टेन मेमोरी के लॉन्च के कारण, चरण परिवर्तन मेमोरी (पीसीएम या पीआरएएम) लंबे समय से उभरती मेमोरी प्रौद्योगिकियों के बीच राजस्व नेता रही है। वास्तव में, 1970 की शुरुआत में, इंटेल के गॉर्डन मूर, रॉन नेले और डी-एल नेल्सन ने 256-बिट पीसीएम प्रोटोटाइप के बारे में एक लेख लिखा था। इसका अनुसंधान और विकास का इतिहास लंबा है और अन्य भंडारण प्रौद्योगिकियों से कमतर नहीं है।
पीसीएम की उत्पत्ति का पता 1960 में लगाया जा सकता है, जब ओवशिंस्की ने अनाकार सामग्रियों और उनके चरण परिवर्तन विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए ऊर्जा रूपांतरण प्रयोगशाला की स्थापना की थी। 1964 में प्रयोगशाला का नाम बदलकर ऊर्जा रूपांतरण उपकरण (ईसीडी) कर दिया गया, और ओवशिन्स्की के कई नवाचारों में से एक ओवोनिक्स चरण-परिवर्तन मेमोरी थी जिसका नाम उनके नाम पर रखा गया था। इंटेल ने अंततः ओवोनिक्स चरण परिवर्तन मेमोरी के लिए बौद्धिक संपदा लाइसेंस प्राप्त करने के लिए ईसीडी के साथ सहयोग किया, और 2015 में आधिकारिक तौर पर 3DXPointPCM जारी किया।
इंटेल के अलावा, एसटीएमइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स ने पीसीएम प्रोग्राम मेमोरी के साथ माइक्रोकंट्रोलर (एमसीयू) का उत्पादन किया है, और सैमसंग और माइक्रोन जैसे स्टोरेज निर्माताओं ने भी दस साल से अधिक समय पहले बड़े पैमाने पर पीसीएमएनओआर फ्लैश मेमोरी रिप्लेसमेंट उत्पादों का उत्पादन किया था, लेकिन इन उत्पादों का अस्तित्व काफी कम था।
पीसीएम का आधार एक मानक सीएमओएस लॉजिक चिप के शीर्ष पर जमा की गई ग्लास सामग्री है। यह सामग्री कांच की विशेषताओं के अनुसार अपनी स्थिति बदलती है। कांच क्रिस्टलीय अवस्था से अनाकार अवस्था में बदलता है, जो क्रमशः प्रवाहकीय या प्रतिरोधक अवस्था के अनुरूप होता है। भंडारण क्षमता बढ़ाने के दो तरीके हैं: एक त्रि-आयामी स्टैकिंग है, जिस पर इंटेल और माइक्रोन का फोकस है, और दूसरा बहु-मूल्य प्रौद्योगिकी है, जिसमें आईबीएम ने महत्वपूर्ण प्रगति की है।
फ्लैश मेमोरी की तुलना में, पीसीएम के कई फायदे हैं, जैसे मजबूत एम्बेडेबिलिटी, उत्कृष्ट दोहराव, अच्छी स्थिरता और सीएमओएस प्रक्रियाओं के साथ संगतता। दरअसल, अभी तक पीसीएम के लिए कोई स्पष्ट भौतिक सीमा नहीं मिल पाई है। जब चरण परिवर्तन सामग्री की मोटाई 2nm तक कम हो जाती है, तब भी उपकरण चरण परिवर्तन से गुजर सकता है।
पीसीएम का सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह दो ऑर्थोगोनल प्रवाहकीय लाइनों के चौराहे पर डेटा संग्रहीत करने के लिए एक क्रॉस-पॉइंट कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग कर सकता है, जो स्टैकिंग की सुविधा देता है, जिससे चिप का आकार और उत्पादन लागत 3 डी नंद को छोड़कर किसी भी परिपक्व तकनीक से कम हो जाती है।
लेकिन पीसीएम में भी कमियां हैं जिन्हें नजरअंदाज नहीं किया जा सकता। गर्मी अभी भी एक बड़ी समस्या है. हालाँकि मेमोरी थर्मल रूप से स्थिर है और उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों को संभाल सकती है, किसी सेल की प्रोग्रामिंग करते समय उत्पन्न गर्मी उसके पड़ोसी कोशिकाओं को प्रभावित कर सकती है। स्थानीय हीटिंग से बैटरी के ऊपर गैप हो सकता है। इसके अलावा, फ्लैश मेमोरी की प्रति सेल कई बिट्स को स्टोर करने और पता लगाने की क्षमता इसे पीसीएम पर स्टोरेज क्षमता का लाभ देती है।
हाल के वर्षों में, इन-मेमोरी कंप्यूटिंग में पीसीएम के अनुप्रयोग में गहरी रुचि रही है। पीसीएम की एनालॉग स्टोरेज क्षमताओं और किरचॉफ के सर्किट कानूनों का लाभ उठाकर मेमोरी एरे में ही मैट्रिक्स-वेक्टर गुणन संचालन जैसे कंप्यूटिंग कार्यों को करने का विचार है। 2021 में, IBM ने 14nm CMOS प्रौद्योगिकी नोड में एकीकृत बहु-स्तरीय पीसीएम पर आधारित एक परिपक्व मेमोरी कंप्यूटिंग कोर जारी किया।
03
एमआरएएम
मैग्नेटिक रैम (एमआरएएम) सभी चुंबकीय रिकॉर्डिंग (हार्ड डिस्क, टेप इत्यादि) के भौतिक सिद्धांतों पर आधारित एक तकनीक है, लेकिन इसकी अनुप्रयोग विधि यांत्रिक तत्वों को हटा देती है। अब तक, मोटोरोला और फ्रीस्केल के शोध परिणामों से उत्पन्न कंपनी एवरस्पिन, 2021 में 44 मिलियन अमेरिकी डॉलर की परिचालन आय के साथ इस तकनीक में अग्रणी है।
इसके अलावा, एवलांच और न्यूमम हाल ही में एमआरएएम उत्पादन की श्रेणी में शामिल हो गए हैं, और टीएसएमसी, ग्लोबलफाउंड्रीज और सैमसंग जैसी फाउंड्रीज ने एम्बेडेड एमआरएएम प्रक्रियाएं लॉन्च की हैं। वर्तमान में, IoT अनुप्रयोगों और माइक्रो-पावर उपकरणों के लिए SoCs में MRAM प्रक्रियाओं का उपयोग शुरू हो गया है।
MRAM कई प्रकार के होते हैं, लेकिन उनकी संरचना बहुत समान होती है। वे सभी विशाल मैग्नेटोरेसिस्टेंस (जीएमआर) सेंसर और चुंबकीय स्विचिंग तत्वों के संयोजन के रूप में कोबाल्ट और मैग्नीशियम परतों का उपयोग करते हैं। इन्हें हार्ड डिस्क रीड/राइट हेड्स में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनका मुख्य लाभ गति है. कई लोगों ने कल्पना की है कि एमआरएएम भविष्य में हाई-स्पीड एसआरएएम की जगह ले सकता है।
वर्षों के शोध के बाद, एमआरएएम को विभिन्न प्रकारों और मार्गों में विभाजित किया गया है: एसटीटी-एमआरएएम निष्क्रिय होने पर एसआरएएम मेमोरी "लीक" ऊर्जा की समस्या को प्रभावी ढंग से हल करता है; एसओटी-एमआरएएम डिवाइस के स्थायित्व और पढ़ने की स्थिरता में काफी सुधार करता है, जिससे एसटीटी-एमआरएएम उपकरणों में अंतर्निहित खुलापन खत्म हो जाता है। देरी से; वीसीएमए-एमआरएएम एसटीटी-एमआरएएम की बिजली खपत को और कम कर देता है, लेकिन लिखने की गति अपेक्षाकृत धीमी है; वीजी-एसओटी पहले दो के फायदों को जोड़ती है, लेकिन विनिर्माण प्रक्रिया अधिक जटिल है और फ़ंक्शन को सत्यापित करने की आवश्यकता है; (VG-)SOTMRAM में सिम्युलेटेड मेमोरी कंप्यूटिंग में अधिक संभावनाएं हैं...
पिछले कुछ वर्षों में, विभिन्न प्रकार के एमआरएएम मेमोरी डिवाइस उभरे हैं, जिसमें लिखने की गति, विश्वसनीयता, बिजली की खपत और क्षेत्र की खपत के बीच व्यापार-बंद है, विशिष्ट विशेषताओं के आधार पर पूरी तरह से अलग-अलग अनुप्रयोग हैं, जैसे एम्बेडेड फ्लैश और अंतिम-स्तर कैश के लिए एसटीटी-एमआरएएम, निचले स्तर के कैश के लिए एसओटी-एमआरएएम, अल्ट्रा-लो-पावर अनुप्रयोगों के लिए वीसीएमए-एमआरएएम और अंत में वीजी-एमआरएएम। VG-SOTMRAM परम एकीकृत कैश के रूप में कार्य करता है और इसमें इन-मेमोरी कंप्यूटिंग के फायदे भी हैं।
एमआरएएम में, डेटा को आम तौर पर एक "मुक्त" परत में संग्रहीत किया जाता है जिसके चुंबकत्व को बदला जा सकता है और उत्पादन के दौरान सेट की गई "निश्चित" परत से तुलना की जा सकती है, और जीएमआर सेंसर दोनों के बीच अंतर का पता लगाने के लिए जिम्मेदार है। अधिकांश एमआरएएम वेरिएंट के बीच सबसे बड़ा अंतर यह है कि डेटा कैसे लिखा जाता है। सभी एमआरएएम प्रति बिट सेल कम से कम एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं, जबकि कई एमआरएएम दो ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं और काफी करंट खींचते हैं, जिससे प्रौद्योगिकी अन्य प्रौद्योगिकियों की तुलना में कम लागत प्रभावी हो जाती है।
एमआरएएम में एसआरएएम-संगत पढ़ने/लिखने के चक्र हैं, जो इसे उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है जिन्हें न्यूनतम विलंबता के साथ डेटा संग्रहीत और पुनर्प्राप्त करना होता है। यह कम विलंबता, कम बिजली की खपत, अनंत दृढ़ता, स्केलेबिलिटी और गैर-अस्थिरता को सफलतापूर्वक जोड़ती है।
एक चुंबकीय तकनीक के रूप में, एमआरएएम स्वाभाविक रूप से विकिरण-प्रतिरोधी है, जो इसे एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए लोकप्रिय बनाता है जो कम कीमत-संवेदनशील भी हैं। इसके अतिरिक्त, एमआरएएम को एंटरप्राइज़ स्टोरेज में जगह मिली है, जैसे कि आईबीएम के फ्लैश मेमोरी कोर मॉड्यूल, जहां एवरस्पिन के एमआरएएम को अप्रत्याशित पावर आउटेज की स्थिति में बफर के रूप में उपयोग किया जाता है।
औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी एमआरएएम की व्यापक संभावनाएं हैं। विश्लेषकों ने कहा कि औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए बहुत तेज़ लेखन क्षमताओं की आवश्यकता होती है और गैर-वाष्पशील भंडारण की आवश्यकता होती है। हालाँकि, NAND फ़्लैश मेमोरी, NOR फ़्लैश मेमोरी और EEPROM सभी लिखने में बहुत धीमी हैं और बहुत अधिक बिजली की खपत करती हैं। अतिरिक्त बैटरियों वाले SRAM को हर कुछ वर्षों में बैटरी बदलने की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, इन परिदृश्यों में एमआरएएम घर जैसा प्रतीत होता है।
ऑटोमोटिव उद्योग एमआरएएम के इतने लोकप्रिय होने का एक महत्वपूर्ण कारण है। एमसीयू की बढ़ती मांग और फ्लैश मेमोरी की बढ़ती लागत के कारण, कई आपूर्तिकर्ताओं ने फ्लैश मेमोरी से ईएमआरएएम पर स्विच करना शुरू कर दिया है। 2022 में, रेनेसा इलेक्ट्रॉनिक्स ने STT-MRAM परीक्षण चिप्स लॉन्च करने की घोषणा की। इसमें कहा गया है कि FEOL के साथ निर्मित फ्लैश मेमोरी की तुलना में, BEOL के साथ निर्मित MRAM में 22nm से नीचे की प्रक्रियाओं में फायदे हैं क्योंकि यह मौजूदा CMOS लॉजिक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी के साथ संगत है और कम अतिरिक्त मास्क परतों की आवश्यकता होती है।
आईबीएम अधिक आशावादी है. आईबीएम के प्रतिष्ठित शोधकर्ता और वरिष्ठ प्रबंधक डैनियल वर्लेज ने कहा, "लगभग तीन वर्षों में, आप सड़क पर हर नई कार की ओर इशारा करके कह सकेंगे कि कार में ईएमआरएएम है।" "उन्नत नोड्स में अब एम्बेडेड फ्लैश नहीं है, सभी फाउंड्रीज़ ने इसे विकसित करना बंद कर दिया है, और फाउंड्री के आधार पर संक्रमण अवधि 22nm और 28nm है।"
04
रेराम/आरआरएएम
1971 में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के लियोन चुआ ने "मेमरिस्टर-द मिसिंग सर्किट एलीमेंट" शीर्षक से एक सैद्धांतिक पेपर लिखा था। पेपर एक चौथे बुनियादी निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, एक मेमरिस्टर का वर्णन करता है, जो डिवाइस के माध्यम से पहले प्रवाहित चार्ज की मात्रा के आधार पर स्वयं के माध्यम से बहने वाली धारा को नियंत्रित कर सकता है। इस बिंदु पर, मेमरिस्टर सिर्फ एक सिद्धांत है, एक काल्पनिक उपकरण जो समीकरणों की समरूपता आवश्यकताओं को पूरा करता है जो तीन अन्य बुनियादी निष्क्रिय इलेक्ट्रॉनिक घटकों के व्यवहार का वर्णन करता है: प्रतिरोधक, कैपेसिटर और इंडक्टर्स।
लगभग चालीस साल बाद, 2008 में, एचपी लैब्स ने घोषणा की कि उसने टाइटेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग करके सफलतापूर्वक एक मेमरिस्टर बनाया है। मेमरिस्टर एक गैर-बाइनरी डिवाइस है जिसका उपयोग एनालॉग या डिजिटल डेटा को स्टोर करने के लिए किया जा सकता है। उस समय, कुछ लोगों ने भविष्यवाणी की थी कि DRAM ख़त्म होने वाली है और मेमरिस्टर को प्रतिरोधक मेमोरी या RRAM के रूप में प्रतिस्थापित किया जाएगा। उस समय, HP ने कहा था कि वह अपने आगामी चंद्र कंप्यूटर में RRAM का उपयोग करेगा।
लेकिन 2015 में, HP ने अपना निर्णय पलट दिया और कहा कि वह अपने चंद्र कंप्यूटर में मेमरिस्टर्स के बजाय DRAM का उपयोग करेगा। एचपी द्वारा मेमरिस्टर उत्पादन की सफलता की घोषणा के पंद्रह साल बाद भी, आरआरएएम क्रांति अभी भी नहीं हुई है, और यह निकट भविष्य में भी होती नहीं दिख रही है।
एमआरएएम की तरह, प्रतिरोधी रैम (रेरैम या आरआरएएम) के कई रूप हैं, जो सभी मानक सीएमओएस तर्क के शीर्ष पर विशेष सामग्री जमा करके बनाए जाते हैं।
ReRAM फाउंड्री प्रक्रिया मुख्य रूप से TSMC, Winbond और GlobalFoundries द्वारा समर्थित है। रेनेसा (एडेस्टो के अधिग्रहण के माध्यम से), फुजित्सु, माइक्रोचिप और सोनी स्वतंत्र उत्पादों के रूप में रेरैम का उत्पादन करते हैं। Nuvoton Technology इसका उपयोग माइक्रोकंट्रोलर्स में करती है। वर्तमान में, दुनिया भर में कई कंपनियां ReRAM प्रक्रियाएं विकसित कर रही हैं।
ReRAM का तकनीकी सिद्धांत यह है कि एक प्रतिरोधक RAM सेल में, विद्युत धारा को दो तारों के माध्यम से पारित किया जाता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि बिट सेल का प्रतिरोध उच्च या निम्न है। आमतौर पर, वोल्टेज को सकारात्मक या नकारात्मक दिशा में बढ़ाकर सेल की स्थिति बदल दी जाती है, जिससे सेल का प्रतिरोध बढ़ या घट जाता है। यह धातु आयनों या ऑक्सीजन रिक्तियों जैसे प्रवाहकीय तत्वों को पुल में ले जाकर, या इन तत्वों को मौजूदा पुल से हटाकर प्राप्त किया जाता है। कोई यह तर्क दे सकता है कि अधिकांश अन्य उभरती मेमोरी प्रौद्योगिकियां (पीसीएम, एमआरएएम और एफआरएएम) रेरैम श्रेणी में आती हैं क्योंकि वे मेमोरी बिट्स की स्थिति को इंगित करने के लिए परिवर्तनीय प्रतिरोधकों का भी उपयोग करते हैं।
ReRAM की प्रमुख विशेषता यह है कि, PCM की तरह, इसे स्टैकिंग के लिए क्रॉसपॉइंट कोशिकाओं में बनाया जा सकता है, और क्योंकि रैखिक मानों को एक बिट सेल पर संग्रहीत किया जा सकता है, इसका उपयोग भविष्य में तंत्रिका नेटवर्क में भी किया जा सकता है।
ReRAM का मुख्य लाभ यह है कि यह कम बिजली की खपत करता है और पारंपरिक भंडारण उपकरणों की तरह भंडारण स्थिति को बनाए रखने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करने की आवश्यकता नहीं होती है। कुछ आरआरएएम सामग्रियों में कई प्रतिरोध स्थितियां भी होती हैं, जिससे एक भंडारण इकाई में डेटा के कई बिट्स को संग्रहीत करना संभव हो जाता है, जिससे भंडारण घनत्व बढ़ जाता है। हालाँकि, यादृच्छिक पढ़ने और लिखने की गति और स्थायित्व के मामले में अन्य उभरती प्रौद्योगिकियों पर इसका कोई लाभ नहीं है।
पिछले कुछ वर्षों में, ReRAM प्रौद्योगिकी से संबंधित पेटेंट आवेदनों की संख्या बढ़ रही है। विशेषकर 2010 के बाद पेटेंट आवेदनों की संख्या में काफी वृद्धि हुई है। वर्तमान में सैमसंग के पास सबसे अधिक संख्या में संबंधित पेटेंट हैं, इसके बाद माइक्रोन और एसके हाइनिक्स हैं। प्रमुख भंडारण निर्माताओं ने इस तकनीक में रुचि व्यक्त की है।
05
एनआरएएम/अल्ट्रारैम
एनआरएएम नैन्टेरो की स्वामित्व वाली कंप्यूटर मेमोरी तकनीक है। यह एक गैर-वाष्पशील रैंडम एक्सेस मेमोरी है जो चिप जैसे सब्सट्रेट पर जमा कार्बन नैनोट्यूब के स्थान पर आधारित है। सिद्धांत रूप में, नैनोट्यूब का छोटा आकार बहुत उच्च-घनत्व वाली मेमोरी की अनुमति देता है।
नैनटेरो ने एनआरएएम पर काम करते हुए लगभग 20 साल बिताए हैं, जो अन्य मेमोरी उपकरणों की तुलना में अलग तरह से काम करता है। यह उत्प्रेरक कणों, आमतौर पर लोहे से विकसित कार्बन नैनोट्यूब की परतों से बना है। प्रत्येक एनआरएएम "सेल" या ट्रांजिस्टर कार्बन नैनोट्यूब के एक नेटवर्क से बना है और अन्य गैर-वाष्पशील रैम प्रौद्योगिकियों के समान सिद्धांत पर काम करता है। कार्बन नैनोट्यूब जो एक दूसरे के संपर्क में नहीं हैं, एक उच्च प्रतिरोध स्थिति प्रदर्शित करते हैं, जो "ऑफ" या "0" स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है; जब कार्बन नैनोट्यूब एक दूसरे के संपर्क में होते हैं, तो वे कम प्रतिरोध स्थिति प्रदर्शित करते हैं, जो "चालू" या "1" स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है।
NAND और DRAM की तुलना में, NRAM में कम ऊर्जा खपत, स्टैंडबाय मोड में लगभग शून्य बिजली खपत, तेज लेखन गति और असीमित स्केलेबिलिटी है। FRAM 100 नैनोमीटर से नहीं टूट सकता, EEPROM आम तौर पर 60 नैनोमीटर से अधिक है, NORFlash दस नैनोमीटर से अधिक है, और NRAM को 5 नैनोमीटर तक उन्नत किया जा सकता है, और भविष्य में विस्तार के लिए अपेक्षाकृत बड़ी जगह है।
पारंपरिक फ्लैश मेमोरी की तुलना में एनआरएएम का एक अन्य प्रमुख लाभ इसकी सहनशक्ति है, जो लगभग असीमित पढ़ने और लिखने के चक्र की अनुमति देता है। वे गर्मी, ठंड, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप और विकिरण के प्रति भी प्रतिरोधी हैं। नैनटेरो ने कहा कि इन्हें हजारों वर्षों तक 85 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत किया जा सकता है और डेटा का एक भी टुकड़ा खोए बिना 10 वर्षों तक 300 डिग्री सेल्सियस पर परीक्षण किया गया है।
NRAM का उपयोग न केवल डेटा स्टोरेज के लिए बल्कि प्रोग्राम स्टोरेज के लिए भी किया जा सकता है। यह सुविधा उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाज़ार के लिए बहुत आकर्षक है। वर्तमान में, स्टैंडअलोन एनआरएएम और एम्बेडेड एनआरएएम के लिए उत्पाद विकास परियोजनाएं चल रही हैं। स्टैंडअलोन एनआरएएम को तीन उद्देश्यों के लिए अपनाया जा रहा है: डीआरएएम प्रतिस्थापन के लिए, एनएएनडी फ्लैश प्रतिस्थापन के लिए, और उन अनुप्रयोगों के लिए जहां न तो डीआरएएम और न ही नंद फ्लैश पता योग्य है। एम्बेडेड मेमोरी के क्षेत्र में, एम्बेडेड गैर-वाष्पशील मेमोरी को बदलने के लिए एम्बेडेड एनआरएएम का उपयोग करने के लिए काम चल रहा है, जिसमें एम्बेडेड फ्लैश मेमोरी या एम्बेडेड रैम (एसआरएएम या डीआरएएम) शामिल है।
2016 में, फुजित्सु और यूएसजेसी ने घोषणा की कि वे नैनटेरो के साथ एक आम सहमति पर पहुंच गए हैं और एनआरएएम के विकास, डिजाइन और उत्पादन को पूरा करने के लिए एनआरएएम प्रौद्योगिकी प्राधिकरण प्राप्त किया है। NRAM उत्पादों की पहली पीढ़ी के रूप में, फुजित्सु के 16Mbit DDR3SPI इंटरफ़ेस उत्पादों को 2021 के आसपास लॉन्च किए जाने की उम्मीद है।
06
संक्षेप करें
एआई, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और अन्य क्षेत्रों के उदय के साथ, बड़े डेटा का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक होता जा रहा है, और इन नए क्षेत्रों ने भंडारण की नई मांगों को जन्म दिया है। तेज पढ़ने की गति, उच्च भंडारण घनत्व, लंबा जीवन, कम वोल्टेज और छोटा आकार वर्तमान में सबसे जरूरी जरूरत बन गए हैं, लेकिन वर्तमान कई प्रकार के भंडारण अब पर्याप्त नहीं हैं।
यह उपर्युक्त पांच भंडारण प्रौद्योगिकियों के लिए नए अवसर भी प्रदान करता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कौन सी स्टोरेज तकनीक है, प्रत्येक की अपनी विशिष्टता है और फ्लैश मेमोरी की तुलना में इसके बड़े फायदे हैं। उनमें से, एमआरएएम अपने समृद्ध प्रकार, व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं और स्पष्ट व्यापक लाभों के कारण सेमीकंडक्टर विश्लेषकों के बीच सबसे आशावादी तकनीक बन गई है।
लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि एमआरएएम निश्चित विजेता है। अन्य भंडारण प्रौद्योगिकियों के विकास और अनुप्रयोग के साथ, इसे प्रतिस्थापित करने की संभावना है। यह देखना बाकी है कि भविष्य में कौन सी भंडारण तकनीक है।
पहुँच:
जिंगडोंग मॉल