LiteNet.Ru - Актуально о ПК и ПО. 2006-2019.
СТАТЬИ | НОВОСТИ | ПРОГРАММЫ | ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ | КАРТА САЙТА
Сейчас на сайте: 5 пользователей онлайн
Обновления
Материал На все смартфоны россиян обязали устанавливать 16 отечественных приложений [23.11.20]
Материал Kaspersky Virus Removal Tool 24.11.2020 [23.11.20]
Материал Dr.Web CureIt! 24.11.2020 [23.11.20]
Материал FileZilla 3.51.0 [23.11.20]
Материал Free Video Editor 1.4.57.311 [23.11.20]
Материал Freemake Video Converter 4.1.11.109 [23.11.20]
Материал VSDC Free Screen Recorder 1.3.2.385 [23.11.20]
Материал RouterPassView 1.9 [23.11.20]
Материал Google Chrome стал запускаться на 25% быстрее [22.11.20]
Материал Google Chrome 87.0.4280.66 [22.11.20]
Материал Avast Free Antivirus 20.9.5758 [21.11.20]
Материал Wireless Network Watcher 2.22 [21.11.20]
Комментарии Самый лучший брауз... [17.11.20]
Комментарии dynabook Satellite... [29.03.19]
Комментарии СПАСИБО!!! Получил... [04.03.19]
Комментарии Уважаемый Професси... [11.01.19]
Комментарии спасибо... [14.12.18]
Комментарии Спасибо, не заняло... [05.12.18]
Комментарии Toshiba satelit a2... [25.11.18]
Комментарии Вы шутите?... [23.11.18]
Комментарии Отличный продукт. ... [18.11.18]
Комментарии На второй вкладке ... [10.09.18]
Комментарии Помогло трёхсекунд... [04.07.18]
Комментарии Toshiba 440CDT Пр... [04.07.18]

RSS

Последние добавленные статьи

Память завтрашнего дня
30.07.2012

Накопитель SSDТвёрдотельные SSD-накопители планомерно вытесняют из наших компьютеров привычные жёсткие диски, но их триумф может оказаться очень недолгим.

Компьютерные накопители на основе микросхем флэш-памяти, получившие название SSD (Solid State Drive, то есть "твёрдотельный привод"), появились на массовым рынке всего лишь в середине "нулевых" годов. При этом их самые неприятные недостатки были сведены к минимуму лишь к 2010 году, когда и начался бум "твёрдотельников": они стали надёжнее, их ёмкость принялась плавно расти, а цена - быстро падать.

К несомненным преимуществам SSD-накопителей перед винчестерами обычно относят в 2-2,5 раза большую скорость чтения (до 250-300 Мб/с), на порядок меньшее среднее время доступа (0,12-0,18 мс против 14-15 мс), низкое энергопотреблением, полную бесшумность, высокую надёжность и устойчивость к механическим воздействиям благодаря полному отсутствию движущихся частей.

Однако у SSD имеются и недостатки, обусловленные самой конструкцией флэш-памяти. Прежде всего, это ограниченное количество циклов записи/стирания, связанное с физическим износом: постоянное воздействие высокого напряжения на диэлектрик, изолирующий плавающий затвор, вызывает изменения его структуры и приводит к "пробою", то есть невозможности удерживать заряд. Это означает выход из строя ячейки, которая утрачивает способность принимать значения "0" или "1", оставаясь постоянно в некотором стабильном состоянии. Среднее число циклов записи-стирания составляет порядка 10 тысяч у массовых моделей с ячейками типа SLC и до 100 тысяч у дорогих MLC-накопителей (подробнее о них - см. здесь).

Второй "врождённый" недостаток заключается в том, что для записи на SSD-накопитель требуется приложение относительно высокого напряжения от 10 до 20 В, которое необходимо для преодоления слоя диэлектрика. Разумеется, это не лучшим образом сказывается на энергопотреблении, особенно в портативных устройствах, питающихся от аккумуляторов.

В свою очередь, при увеличении плотности ячеек для повышения плотности записи неизбежно уменьшается толщина диэлектрика, что позволяет снизить напряжение записи, - но в таком случае проблема износа становится ещё актуальнее.

И, наконец, быстродействие SSD-накопителей вовсе не настолько высоко, как может показаться. Оно впечатляет, если сравнивать с обычными жёсткими дисками, но даже не самая скоростная современная оперативная память опережает "твёрдотельники" по производительности и времени доступа как минимум в 20-25 раз.

Есть два способа, которые позволяют преодолеть ограничения по быстродействию, сроку службы и плотности записи. Можно совершенствовать применяемые материалы либо взять за основу конструкции накопителя существенно иной принцип хранения информации.

SSD1

Работы в первом направлении ведутся давно различными производителями памяти, но все они пока упираются в дороговизну и неотработанность технологии. К примеру, технология SONOS (Silicon-Oxide-Nitride-Oxide-Silicon) отличается от классической флэш-памяти тем, что плавающий затвор ячейки выполнен не из поликристаллического кремния, а из нитрида кремния (Si3N4), имеющего более однородную молекулярную структуру и потому способного лучше удерживать заряд. При этом слой диэлектрика может быть значительно тоньше, а напряжение записи - в несколько раз меньше. В современных образцах памяти SONOS, продвигаемых компаниями Philips, Spansion, Infineon и Qimonda, напряжение записи составляет от 5 до 8 В, а теоретическое число циклов записи/стирания достигает 100 миллионов, что в 1000-10000 раз выше, чем у обычной SSD.

Гораздо интереснее и многообразнее альтернативные технологии, причём некоторые из них могут появиться на массовом рынке значительно раньше "улучшенной" флэш-памяти.

Одна из самых необычных технологий - PRAM (Phase change Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом на основе фазового перехода. В PRAM применяется тот же самый принцип, который используется в перезаписываемых оптических дисках CD-RW и DVD-/+RW. Носителем информации служит специальный материал, способный под воздействием температуры принимать одно из двух состояний: кристаллическое или аморфное. Однако в отличие от дисков, где имеют значение оптические характеристики материала в этих состояниях, здесь играет роль электрическое сопротивление, которое в кристаллическом состоянии слабое (логическая единица), а в аморфном - высокое (логический ноль).

SSD2

Запись информации в PRAM осуществляется путём нагрева ячеек, а считывание - посредством измерения их сопротивления. Среди достоинств этой технологии - возможность записи информации без предварительного стирания (совсем как на "болванках", где для перезаписи достаточно стереть содержание, после чего можно записывать "поверх" старых данных), причём скорость записи может в сто раз превышать аналогичный показатель SSD-накопителей на флэш-памяти.

Микросхемы PRAM небольшого объёма (до нескольких десятков мегабайт) уже серийно производятся компаниями Hynix, Intel и Samsung и применяются в смартфонах и планшетах.

Ещё один альтернативный тип памяти, мелкосерийный выпуск которой уже начался, называется MRAM (Magnetoresistive random-access memory - магниторезистивная память с произвольным доступом). Основой ячейки памяти MRAM выступает магнитный туннельный переход, состоящий из двух магнитных слоёв, разделённых сверхтонким диэлектриком. Один из двух слоёв имеет фиксированный вектор магнитного поля, а у второго направление вектора намагниченности может изменяться под воздействием внешнего магнитного поля. Если векторы взаимно противоположны, то электрическое сопротивление ячейки высокое (логический ноль), если же они ориентированы в одном направлении, то сопротивление низкое (логическая единица).

SSD3

Благодаря тому, что данные записываются в результате намагниченности, а не за счёт электрического заряда, они могут храниться более десяти лет без питающего напряжения, при этом отсутствует эффект износа, а число циклов записи/стирания практически не ограничено (более 1016). Время доступа MRAM составляет порядка наносекунды, а скорость записи примерно в тысячу раз превышает возможности флэш-памяти.

Магниторезистивная память уже порядка десяти лет (!) применяется в некоторых областях, например в космонавтике, но в ближайшее время вероятно её появление на потребительском рынке. В продвижении MRAM заинтересованы такие крупные игроки, как Hynix, IBM, NEC и Toshiba.

Интересные варианты долговременной памяти возможны и на молекулярном уровне. К примеру, память FeRAM (Ferroelectric RAM - ферроэлектрическая, или сегнетоэлектрическая, память с произвольным доступом) основана на возможности изменять распределение (поляризацию) атомов в ферроэлектрических материалах за счёт приложения внешнего электрического поля. В отечественной литературе принят термин "сегнетоэлектрик", по названию первого материала, где был открыт этот эффект, - сегнетовой соли.

SSD4

Принцип работы FeRAM заключается в том, что при подаче напряжения на ферроэлектрик атомы в этом материале смещаются вверх или вниз, и изменяется электрическая проводимость, сохраняющаяся и после отключения тока. Чтение данных при этом производится довольно непривычным способом: управляющий транзистор подаёт напряжение, переводя ячейку в измерительное состояние "0". Если ячейка уже содержит логический "0", то сигнал не изменяется, если же в ячейке записана "1", то в результате смены поляризации на выходе возникнет короткий импульс, который и будет означать "1".

Среди преимуществ FeRAM - практически не ограниченное число циклов перезаписи (более 1016), высокая скорость записи (150 нс по сравнению с 10 000 нс - 10 мс - для флэш-памяти) и низкое энергопотребление. Главные недостатки - низкая плотность записи и, в результате, слишком высокая цена хранения информации. В настоящее время чипы FeRAM небольшой ёмкости применяются преимущественно в лабораторном и медицинском оборудовании, где требуется максимально быстрая фиксация данных и перезапись без физического износа носителя.

Память века нанотехнологий - CBRAM (Conductive-Bridging RAM - память с произвольным доступом на основе проводящего моста). Здесь в буквальном смысле слова используется нанотрубка, формирующаяся при подаче напряжения в твёрдотельном электролите-диэлектрике между двумя электродами, один из которых изготовлен из электрохимически инертного материала (например, вольфрама), а другой, напротив, из активного (например, из меди или серебра). Нанотрубка, "пробившая" диэлектрик, снижает сопротивление и записывает логическую единицу, в противном случае ячейка хранит ноль. Для стирания единицы ток пропускается между электродами в обратном направлении, и нанотрубка разрушается.

Существует ещё множество экспериментальных технологий накопителей будущего - Nano-RAM, Millipede, Racetrack, ReRAM и другие, каждая из которых достойна отдельного подробного рассказа. Впрочем, и старые добрые жёсткие диски не торопятся занимать места на музейных полках.

Что еще почитать?