Experimentální čip s pamětí PCM. Kredit: IBM Research.

V dnešní době se můžeme potkat s celou řadou různých pamětí – od pamětí DRAM (Dynamic Random Access Memory), uchovávajících data v podobě elektrického náboje v kondenzátoru, až po všudypřítomné elektricky programovatelné flash paměti. V posledních několika letech si pozornost výrobců elektroniky získaly paměti PCM (Phase-change memory), které jsou založeny na unikátních vlastnostech chalkogenidových skel, amorfních polovodičů obsahujících jeden z trojice prvků: síra (S), selen (Se) a Telur (Te). V pamětech PCM jde o změny fáze materiálu mezi amorfní fází a krystalickou fází, které se navzájem liší nejen vnitřní strukturou, ale i elektrickou vodivostí.

Haris Pozidis. Kredit: IBM Research.

PCM paměti mají slušný potenciál stát se univerzální technologií pro výrobu pamětí. Jsou dobře přístupné rychlému čtení i zápisu. Také jsou napěťově nezávislé, čili nevolatilní – k uchování informace nepotřebují napájení. A velmi dobře snášejí zápis – vydrží nejméně 10 milionů cyklů zápisu, zatímco průměrný flashdisk ustojí nějakých 3 tisíce cyklů.
Právě na paměti typu PCM založili vědci výzkumné divize IBM Research svoji novou technologii. Povedlo se jim vyrobit paměť schopnou spolehlivě uchovávat 3 bity dat na jednu paměťovou buňku. Podle všeho je to zásadní průlom, který by mohl otevřít dveře datově náročným aplikacím mobilních zařízení nebo Internetu věcí.
V IBM i v jiných institucích už dříve úspěšně předvedli, jak lze uchovat 1 bit informace na jednu paměťovou buňku paměti PCM. Před pár dny ale na pařížské akci IEEE International Memory Workshop ukázali, jak dovedou na jednu paměťovou buňku uchovat 3 bity informace. Povedlo se jim to v souboru paměťových buněk za vyšších teplot a po 1 milionu cyklů zápisu.

Vývoj univerzální paměti. Kredit: IBM Research.

Podle člena výzkumného týmu Harise Pozidise z IBM Research – Zurich představují paměti PCM první příklad univerzální paměti, která úspěšně spojuje vlastnosti DRAM pamětí a flash pamětí. Mohly by proto najít široké uplatnění u výrobců elektroniky. Dosažení 3 bitů na paměťovou buňku je pro Pozidise doopravdy zásadní, protože s takovou hustotou uložení dat budou paměti PCM významně levnější než paměti DRAM a svou cenou se budou blížit flash pamětím.
Vědci IBM předpovídají, že se paměti PCM uplatní samy o sobě, a pak také v hybridních zařízeních, které budou obsahovat flash paměti a paměti PCM zároveň, přičemž PCM paměti sehrají roli extrémně rychlých vyrovnávacích pamětí. Mohlo by to fungovat tak, že v paměti PCM bude uložený celý operační systém chytrého telefonu, který se díky tomu spustí v mžiknutí oka. V paměti PCM by mohly být i celé rozsáhlé databáze, což by významně urychlilo časově náročné online aplikace, jako jsou například komplikované finanční transakce.


Video:  IBM Scientists Achieve Storage Memory BreakthroughLiteratura

IBM Research 17. 5. 2016, Wikipedia (Phase-change memory, Chalcogenide glass)