Все новости от 30 мая 2005 г.

Память NRAM

Молодая американская компания Nantero активно занимается созданием новой технологии создания энергонезависимой оперативной памяти NRAM (Nanotube-based Random Access Memory) на основе углеродных нанотрубок. По словам разработчиков, такая память будет сочетать в себе лучшие качества запоминающих устройств — дешевизну (DRAM) и энергонезависимость (флэш-память), а также будет обладать высокой стойкостью к воздействию температуры и магнитных полей. Само запоминающее устройство состоит из двух кремниевых подложек, на которых особым образом размещены массивы нанотрубок. Напомним, что толщина углеродной нанотрубки составляет примерно 1/10 000 диаметра человеческого волоса, а толщина ее стенки сравнима с размерами атома. Технология массачусетской компании использует два таких свойства, как эластичность (гибкость) нанотрубок и притягивание атомов углерода друг к другу под воздействием сил Ван-дер-Ваальса.

Нанотрубки закрепляются на кремниевой подложке, а под ними на расстоянии примерно 120 нм располагается углеродный субстрат. Утверждается, что малое расстояние между соседними подложками вместе с ничтожными размерами нанотрубок позволяют достичь скоростей записи-чтения порядка половины наносекунды.

Сначала Nantero предлагала изготавливать элементы памяти, в которых одна нанотрубка вступает в контакт с другой, расположенной перпендикулярно к ней. Это позволило бы создавать кристаллы памяти с невероятно высокой плотностью, но большинство специалистов сомневается, что компании удастся найти способ возведения миллионов одинаковых микроскопических перемычек на узкой полоске кремния площадью в несколько квадратных сантиметров. К тому же нанотрубки должны быть почти идентичными (а добиться этого пока никак не удается) и ориентированы в одном и том же направлении.

В предложенной компанией архитектуре кристаллов слой нанотрубок наносится на подложку. Затем методом обычной литографии на нем “вычерчивают” электрические контакты, соединенные друг с другом “толстыми” лентами из нанотрубок. При этом пространственная ориентация нанотрубок и степень их идентичности не имеют значения. Главное, чтобы ленты проявляли нужные механические свойства. Электрический заряд небольшой силы, возникающий на нижней подложке, притягивает к последней группу нанотрубок, расположенных над ней. Далее притянутые нанотрубки удерживаются в таком состоянии под действием сил Ван-дер-Ваальса до появления следующего электрического заряда. Благодаря такому устройству свисающие нанотрубки могут играть роль битов памяти: “поднятое” состояние — “0”, “опущенное” — “1”. Так как в каждом отдельном переходе между указанными состояниями участвует несколько десятков нанотрубок, создаётся избыточность, предохраняющая систему от случайных потерь информации. В “замкнутом” и “разомкнутом” состояниях система из нанотрубок имеет различное электрическое сопротивление, за счет чего возможно считывание информации. Одна из проблем состояла в том, чтобы добиться требуемого расположения нанотрубок на подложке. В Nantero предложили оригинальное решение. Сначала вся поверхность кремниевой подложки покрывается тонким слоем нанотрубок, а после этого те из них, которые являются “лишними”, удаляются.

В настоящее время специалисты Nantero уже создали работающий прототип массива NRAM. Проблему организации серийного выпуска устройств памяти на базе нанотрубок они решают совместно с компанией LSI Logic, в которой рассчитывают использовать технологию NRAM при разработке ASIC-микросхем следующего поколения (в настоящее время для таких кристаллов применяется флэш-память). В частности, LSI Logic заявила о готовности интегрировать до 30 Мбит NRAM-памяти в микропроцессор для мобильных телефонов. При этом говорят, что предлагаемая методика может применяться и для получения массивов большего размера, поскольку определяющим фактором здесь являются возможности литографического оборудования. Кроме того, особо подчеркивается, что методика в значительной мере совместима с нынешними технологиями полупроводникового производства и с небольшими затратами может быть внедрена на действующих фабриках.