Hacer que los chips de memoria rápidos sean fiables

Los investigadores de IBM han desarrollado un truco de programación que hace posible almacenar de forma más fiable grandes cantidades de datos utilizando una nueva tecnología prometedora llamada memoria de cambio de fase. La compañía espera comenzar a integrar esta tecnología de almacenamiento en productos comerciales, como servidores que procesan datos para la nube, en aproximadamente cinco años.

Memoria a largo plazo: Cada celda en este chip de memoria de cambio de fase de 200,000 celdas puede almacenar múltiples bits de datos de manera confiable durante un período de varios meses.

Al igual que la memoria flash, que se encuentra comúnmente en los teléfonos móviles, la memoria de cambio de fase no es volátil. Eso significa que no requiere energía para almacenar los datos. Y se puede acceder a él rápidamente para arranques rápidos en computadoras y un funcionamiento más eficiente en general. La memoria de cambio de fase tiene una ventaja de velocidad sobre el flash, y Micron y Samsung están a punto de lanzar productos que competirán con el flash en algunas aplicaciones móviles.



Estos productos iniciales utilizarán celdas de memoria que almacenan un bit cada una. Pero para que la memoria de cambio de fase sea rentable para aplicaciones más amplias, deberá lograr una mayor densidad, almacenando múltiples bits por celda. IBM necesita una mayor densidad para lograr su objetivo de desarrollar memoria de cambio de fase para sistemas de alto rendimiento, como servidores que procesan y almacenan datos de Internet mucho más rápido.

El trabajo de IBM anunciado hoy ofrece una solución. En el pasado, los investigadores no habían podido crear un dispositivo que usara varios bits por celda y que funcionara de manera confiable durante meses y años. Eso se debe a las propiedades de los materiales de cambio de fase que se utilizan para almacenar los datos. Científicos en IBM Research en Zúrich han desarrollado un truco de software que les permite compensar esto.

Cada celda de estas matrices de almacenamiento de datos está formada por una pequeña mancha de materiales de cambio de fase intercalados entre dos electrodos. Al aplicar un voltaje a través de los electrodos, el material se puede cambiar a cualquier número de estados a lo largo de un continuo desde totalmente desestructurado hasta altamente cristalino. La memoria se lee usando otro pulso eléctrico para medir la resistencia del material, que es mucho menor en el estado cristalino.

Para fabricar celdas de memoria multibit, el grupo de IBM eligió cuatro niveles diferentes de resistencia eléctrica. El problema es que, con el tiempo, los electrones de las celdas de cambio de fase tienden a desplazarse y la resistencia cambia, corrompiendo los datos. El grupo de IBM ha demostrado que pueden codificar los datos de tal manera que cuando se leen, pueden corregir los errores basados ​​en la deriva y obtener los datos correctos.

El grupo de IBM ha demostrado que el código de corrección de errores se puede utilizar para leer de manera confiable datos de una matriz de memoria de cambio de fase de 200.000 celdas después de un período de seis meses. Eso no es gigabits, como flash, pero es impresionante, dice Eric Pop , profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Están usando un esquema de codificación inteligente que parece prolongar la vida útil y la confiabilidad de la memoria de cambio de fase.

Para los productos comerciales, esa escala de tiempo de confiabilidad debe llegar hasta los 10 años, dice Victor Zhirnov, director de proyectos especiales en el Corporación de investigación de semiconductores . IBM dice que puede llegar allí. La deriva eléctrica en estos materiales es en su mayoría problemática en los primeros microsegundos y minutos después de la programación, dice Harris Pozidis, gerente de tecnologías de memoria y sonda en IBM Research en Zurich. El problema de la deriva se puede explicar estadísticamente en el esquema de codificación de IBM durante cualquier período de tiempo que sea necesario, dice Pozidis, porque ocurre a un ritmo conocido.

Pero la memoria de cambio de fase no se adaptará ampliamente hasta que se pueda verificar el consumo de energía, dice Zhirnov. Todavía se necesita demasiada energía para invertir los bits en estos arreglos. Eso se debe a la forma en que están diseñados los electrodos y muchos investigadores están trabajando en el problema. Esta primavera, el grupo de Pop de la Universidad de Illinois demostró matrices de almacenamiento que utilizan nanotubos de carbono para codificar celdas de memoria de cambio de fase con 100 veces menos energía.

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