На смену 3D NAND прочат ULTRARAM — память с ресурсом 10 млн циклов и хранением данных до 1000 лет

На августовском мероприятии Flash Memory Summit 2023 награды получила не только передовая 321-слойная 3D NAND-флеш компании SK hynix. Эксперты также отметили призами перспективную память ULTRARAM, которая сочетает в себе скорость оперативной памяти и энергонезависимость флеш-памяти. Компанию для её коммерческого производства создали только в начале этого года, и саммит FMS 23 стал для неё фактически дебютом.

Память ULTRARAM молодая во всех смыслах. Её структуру придумали учёные из британских университетов Ланкастера и Уорвика. Посвящённая новой памяти статья вышла в журнале Nature в 2019 году. В 2022 году разработчики создали образцы памяти, а в январе этого года объявили о создании компании Quinas Technology для её продвижения.

Отличительной особенностью ULTRARAM можно считать высочайшую устойчивость к износу и к потере заряда. Разработчики, как минимум, обещают 10 млн циклов перезаписи и сохранение заряда в течение 1000 лет. Можно закрыть крышку ноутбука в процессе игры и продолжить её через 1000 лет, снова подняв её. Игра продолжится с того момента, как она была остановлена датчиками ноутбука на закрытие крышки.

Высокую устойчивость и сверхдлительное удержание заряда обещают конструкция ULTRARAM и используемые материалы, и это не кремний. Ячейку для хранения данных и насыщенный электронами слой разделяют три барьера из арсенида индия и антимонида алюминия (InAs / AlSb). Изоляция настолько хорошая, что утечками заряда можно пренебречь. Но как же электроны попадают в ячейку?

Для этого существует такое хорошо изученное и применяемое в электронике явление, как туннелирование. Если электронам придать определённую энергию, которую изобретатели называют резонансной, они способны преодолеть барьеры и оказаться в ячейке. Убрать их оттуда (стереть или перезаписать ячейку) можно при похожих условиях. Самостоятельно они фактически никогда её не покинут. Заряд будет храниться в ячейке без необходимости подавать на неё питание, как это происходит в случае флеш-памяти. При этом скоростные характеристики ULTRARAM приближаются к скорости работы оперативной памяти.

Так, первые образцы ULTRARAM показывали скорость переключения меньше 10 мс при напряжении стирания 2,5 В, что преподносится, как наилучший результат среди перспективных видов энергонезависимой памяти. В теории, быстродействие обещает оказаться в пределах 10 нс.

Разработчик трезво оценивает перспективы ULTRARAM и не считает, что она «взорвёт» рынок систем хранения данных. Но для ряда областей она может оказаться очень и очень востребованной. Например, для периферийных интернет-устройств, ограничение в питании которых заставляет искать компромиссы между объёмами памяти, производительностью и потреблением. Такая «невыключающаяся оперативка» будет востребована в серверах, а также в сфере создания искусственного мозга, где хранение данных и их обработка происходят в одном месте.

Переговоры с производителями уже ведутся, говорят разработчики. Производство ULTRARAM может начаться раньше, чем мы могли бы себе представить.