Memoria flash con la capacità più elevata di sempre

Anche con l'industria elettronica in stasi economica, il produttore di schede di memoria SanDisk scommette che i clienti saranno disposti a pagare per mettere più dati in tasca.

Memoria moltiplicata: Una micrografia di un chip flash da 64 gigabit, che può memorizzare quattro bit per cella di memoria, il doppio della quantità immagazzinata tradizionalmente.

L'azienda ha annunciato un progresso significativo nella tecnologia della memoria flash che consente di archiviare 64 gigabit di dati su un chip delle dimensioni di un'unghia. I nuovi e più spaziosi chip flash lo fanno trattenendo quattro bit per cella di memoria, al contrario degli standard uno o due bit per cella. SanDisk ha presentato i dettagli dell'anticipo al Conferenza internazionale sui circuiti a stato solido martedì a San Francisco.

Lo sviluppo di un chip a quattro bit per cella è una sfida enorme e consideriamo questo un importante passo avanti, afferma Khandker Quader, vicepresidente senior per la tecnologia di memoria e lo sviluppo del prodotto presso SanDisk. Quader aggiunge che il lavoro presentato alla conferenza, che si concentra sull'assicurare che i dati siano archiviati in modo affidabile, ha implicazioni per le generazioni di memoria flash a venire.

La memoria flash è diventata un pilastro dell'industria elettronica. Viene utilizzato in molti gadget, tra cui fotocamere, console di gioco, telefoni cellulari e laptop di ultima generazione. Poiché i dati sono memorizzati su un chip flash come carica elettrica sui transistor, la memoria flash è soggetta al famoso credo stabilito da Gordon Moore di Intel decenni fa: che il numero di transistor su un chip raddoppierà ogni due anni. In altre parole, grazie alla riduzione delle dimensioni dei transistor, la memoria flash diventa sempre più capiente.

Negli ultimi anni, tuttavia, gli ingegneri hanno trovato un altro modo per aumentare la capacità delle unità flash, senza aspettare che i transistor si rimpiccioliscano. Lo fanno memorizzando più di un bit di dati per transistor, all'interno delle cosiddette celle multilivello (MLC). In una cella a livello singolo, i dati vengono archiviati utilizzando due stati distinti, definiti da diversi livelli di tensione. Al contrario, un MLC a quattro bit memorizza le informazioni in 16 stati, che si traducono in quattro bit di dati per cella o quattro volte la quantità di informazioni.

Questo trucco non è affatto facile. Garantire che ogni cella di memoria mantenga esattamente la giusta tensione, senza disturbare quella delle celle vicine, è una grande sfida, afferma Quader. Un altro problema è ridurre il tempo necessario per scrivere su queste celle.

SanDisk ha affrontato questi problemi con nuovi algoritmi eseguiti su un controller di chip di memoria flash. Per scrivere e leggere dati da e verso le celle, gli ingegneri utilizzano alcuni dei transistor su un chip flash per controllare gli altri transistor utilizzati per memorizzare i dati. Questi algoritmi sono fattori significativi per il cramming affidabile di quattro bit per cella.

Abbiamo introdotto una serie di concetti chiave che ci consentono di gestirne il lato memoria, afferma Quader. La complessità di questa distribuzione è molto diversa da quella che stai facendo con due bit per cella.

Di solito, viene utilizzata una singola tensione applicata per scrivere i dati su una cella di memoria, ma questo approccio non funzionerà con le celle a quattro bit perché sono così piccole e vicine tra loro. La scrittura su una cella può facilmente cancellare una cella vicina a causa degli effetti di accoppiamento elettrico. Utilizzando un approccio chiamato programmazione in tre fasi si aggira questo problema. Viene applicata una piccola tensione a una cella, programmando effettivamente solo 3 dei suoi 16 stati. Successivamente, le celle vicine sono programmate rispettivamente su 15 e 3 livelli, utilizzando tensioni diverse. Infine, la cella originale viene programmata una seconda volta. La scrittura dei dati in questo modo graduale produce caratteristiche elettriche all'interno della cella che garantiscono un'archiviazione affidabile dei bit.

Poiché lo schema di programmazione richiede un po' più di tempo rispetto agli approcci tradizionali, SanDisk ha sviluppato una funzione che rileva le tensioni memorizzate all'interno delle celle ricordando efficacemente i valori rilevati in precedenza. Il risultato finale è un chip in grado di scrivere dati a una velocità di 7,8 megabyte al secondo, vicina alla velocità con cui è possibile accedere ai chip esistenti. Quader di SanDisk afferma che i chip da 64 gigabit saranno in produzione prima della seconda metà di quest'anno, utilizzando la tecnologia di litografia a 43 nanometri.

Mark Bauer , ricercatore presso la società di memorie Numonyx e presidente della sessione della conferenza, afferma che la vera innovazione dietro il lavoro di SanDisk è la tecnologia del controller. Non vedrai il flash a quattro bit senza quel controller, dice.

Bauer aggiunge che, mentre alcuni esperti hanno previsto che la memoria flash sta raggiungendo i suoi limiti di archiviazione, l'ingegneria intelligente continua a dare nuova vita alla tecnologia. Quattro anni fa, la gente diceva che Flash stava incontrando un ostacolo, ma i miglioramenti continuano ad arrivare, dice. Non possiamo dire quali soluzioni esplorate oggi risolveranno i problemi domani.

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