Энергонезависимая память (англ. Non Volatile Random Access Memory, NVRAM ) — подгруппа более общего класса энергонезависимых запоминающих устройств; разница заключается в том, что в отличие от жестких дисков, устройства NVRAM предлагают прямой доступ. [источник не указан 371 день]
В более общем смысле, энергонезависимая память — любое устройство компьютерной памяти, или его часть, сохраняющее данные вне зависимости от подачи питающего напряжения. Однако подпадающие под это определение носители информации, ПЗУ, ППЗУ, устройства с подвижным носителем информации (диски, ленты) и другие носят свои, более точные названия.
Поэтому термин «энергонезависимая память» чаще всего употребляется более узко, по отношению к полупроводниковым БИС запоминающих устройств, которая обычно выполняется энергозависимой, и содержимое которой при выключении обычно пропадает. Под понятие энергонезависимой памяти подпадают по сути энергозависимая память, „энергонезависимость“ которой обеспечивается применением технологией с «ускользающе малым потреблением» (например) вкупе с подпиткой от миниатюрной батарейки или SSD.
См. также
Примечания
Литература
Это заготовка статьи о компьютерах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным.
Полезное
Смотреть что такое «Энергонезависимая память» в других словарях:
энергонезависимая память — – часть охранки, позволяющая увеличить надежность работы сигнализации, сохраняя всю заложенную в нее информацию при перерывах питания, кроме того, предусматривает возможность использования резервного источника питания, обеспечивающего надежную… … Автомобильный словарь
энергонезависимая память — энергонезависимое ЗУ Тип памяти, в которой информация может храниться сколь угодно долго, в том числе и при отключении питающего напряжения. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией… … Справочник технического переводчика
энергонезависимая память — liekamoji atmintinė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. nonvolatile memory vok. nichtflüchtiger Speicher, m rus. энергонезависимая память, f pranc. mémoire non volatile, f … Automatikos terminų žodynas
Энергонезависимая память — 10. Энергонезависимая память Запоминающее устройство хранения данных, обеспечивающее сохранность информации при выключении питания Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
память на фазовых переходах — Энергонезависимая память, которая предлагает высокие скорости чтения и записи данных, потребляя меньшее количество энергии по сравнению с современной флэш памятью. [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN… … Справочник технического переводчика
Память на магнитных сердечниках — Типы компьютерной памяти Энергозависимая DRAM (в том числе DDR SDRAM) SRAM Перспективные T RAM Z RAM TTRAM Из истории Память на линиях задержки Запоминающая электронстатическая трубка Запоминающая ЭЛТ Энергонезависимая ПЗУ … Википедия
Память с изменением фазового состояния — Для термина «PCM» см. другие значения. Типы компьютерной памяти Энергозависимая DRAM (в том числе DDR SDRAM) SRAM Перспективные T RAM Z RAM TTRAM Из истории Память на линиях задержки Запоминающая электронстатическая трубка Запоминающая ЭЛТ Эн … Википедия
Память (компьютер) — НЖМД объёмом 45 Мб 1980 х годов выпуска, и 2000 х годов выпуска Модуль оперативной памяти, вставленный в материнскую плату Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) часть вычислительной машины, физическое… … Википедия
Память (компьютерная) — НЖМД объёмом 45 Мб 1980 х годов выпуска, и 2000 х годов выпуска Модуль оперативной памяти, вставленный в материнскую плату Компьютерная память (устройство хранения информации, запоминающее устройство) часть вычислительной машины, физическое… … Википедия
Память (значения) — Содержание 1 В психологии 2 В компьютерной технике … Википедия
Что такое NVRAM и почему она не всегда энергонезависима
Добрый день, друзья!
А вы видели таинственную аббревиатуру «NVRAM», которая мелькает на мониторе при включении компьютера? NVRAM – это одна из необходимых компьютеру «железок», и мы сейчас разберемся — что это за зверь такой и зачем он нужен.
Мы увидим также, как эта штука развивалась и «умнела», а вместе с ней «умнел» и весь компьютер. Для начала рассмотрим
Что такое энергонезависимая память?
NVRAM (Non Volatile Random Access Memory) – общее название энергонезависимой памяти. Энергонезависимая память – это такая, данные в которой не стираются при выключении питания. В противоположность ей есть энергозависимая память, данные в которой исчезают при отключении питания. Т.е. когда питание на микросхему (или модуль) памяти подается, она «помнит» данные, когда перестает подаваться – она их «забывает».
Под понятие «энергонезависимая» подпадает несколько видов памяти. Кстати сказать, память (и энергозависимая, и энергонезависимая) имеется не только в компьютере, но и во всех околокомпьютерных и периферийных устройствах:
Даже в компьютерных клавиатурах имеются оба вида памяти.
Оба они упакованы в бескорпусную микросхему («капельку»), покрытую компаундом.
Такая конструкция — все «в одном флаконе» — именуется контроллером (от английского «control» — управление) и очень широко применяется в электронике.
Виды энергонезависимой памяти
Один из видов энергонезависимой памяти именуется ROM (Read Only Memory, память только для чтения). В русскоязычной литературе такая память называется ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Данные в микросхему, которая именуется еще англоязычным термином «chip» (чип, кристалл), записываются при изготовлении. Изменить их потом нельзя.
Еще одна разновидность энергонезависимой памяти – PROM (Programmable ROM). Эквивалентный русскоязычный термин – ППЗУ (Программируемое ПЗУ). В такой микросхеме в исходном состоянии во всех ячейках памяти записана одинаковая информация (нули или единицы). С помощью специальной процедуры программирования в ячейки записывается нужная информация.
Происходило это путем пережигания плавких перемычек.
После записи изменить данные в ячейках было нельзя.
Возможность программирования предоставляет гибкость в производстве и использовании. Чтобы записать модифицированную информацию в микросхему, не надо перестраивать технологический процесс производства. Пользователь (точнее, производитель электронной техники) сам записывает нужную ему информацию.
Но однократно программируемая память тоже не всегда хороша. Модифицировать «прошитую» в микросхему информацию нельзя, нужно менять микросхему. Это не всегда удобно и возможно. Поэтому появились многократно программируемые микросхемы. В первых изделиях информация стиралась ультрафиолетовым излучением, для чего использовалась специальная лампа.
В таких микросхемах имелось окошечко, закрытое кварцевым стеклом, которое пропускало УФ излучение. Но все равно это было неудобно, и после научились стирать, и записывать информацию электрическим сигналом. Такую память стали называть EEPROM (Electric Erasable PROM, ЭСППЗУ, электрически стираемое программируемое ПЗУ).
Затем появилась ее разновидность — Flash (флеш) память, которая получила в последние годы очень широкое распространение.
Это и микросхема BIOS в компьютере.
Это и всем известные ныне «флэшки» (портативные накопители данных), твердотельные накопители SSD (Solid State Drive), альтернатива электромеханическим винчестерам, карты памяти, применяемые в фотоаппаратах и т.п.
Отметим, что перезаписать информацию в таких накопителях можно ограниченное (хотя и большое) количество раз.
Проблема времени в компьютере
В первых компьютерах не было микросхемы RTS (Real Time Clock, часы реального времени).
Это было неудобно, и потом ее начали устанавливать.
Проблема, которая возникла с RTC в самом начале, заключалась в том, что компьютер работает не 24 часа в сутки. Он включается пользователем в начале рабочего дня и выключается в его конце. Пока компьютер был включен, он «помнил» время, как только его выключали, он время «забывал».
Каждый раз устанавливать время заново было бы очень неудобно. Неудобно было бы и каждый раз возобновлять и другие системные настройки (тип винчестера, источник загрузки и другие). Поэтому придумали встроить в общий корпус микросхему RTC, которая помнила не только время, но и все настройки BIOS Setup, и источник питания – батарею гальванических элементов.
Ячейки памяти RTC представляли собой, по сути, оперативную память (RAM). Такую память также отнесли к энергонезависимой, так как она не зависела от источника внешнего напряжения. Она была энергонезависимой до тех пор, пока встроенная батарея не «садилась». Такая память была сделана на основе КМОП структур, поэтому потребляла в статическом режиме (режиме хранения) очень небольшой ток, порядка единиц микроампер.
Поэтому встроенной батареи хватало на несколько лет. После чего весь модуль подлежал замене. Существовали конструкции материнских плат с разъемом под такой модуль. И можно было легко выполнить его замену. Но затем технический прогресс продолжил свой неумолимый бег. Число микросхем на материнской плате уменьшалось, а степень их интеграции увеличивалась.
В конце концов пришли к чипсету (набору микросхем), состоящему из 1-2 корпусов, который включал в себя почти все подсистемы материнской платы.
Встраивать в тот же корпус (куда напихано уже много всего) еще и источник напряжения посчитали нецелесообразным.
Такой корпус имеет много выводов. Установка его в разъем усложнила бы конструкцию, увеличила бы ее стоимость и снизила бы надежность.
Поэтому источник питания (3 V литиевый элемент) стали устанавливать отдельно. Это упростило и удешевило плату, так как теперь надо менять только элемент, а не все сразу. Следует отметить, что вначале в качестве источника резервного питания использовались никель-кадмиевые аккумуляторы.
После длительной эксплуатации они могли потечь. И вытекший электролит мог повредить проводники материнской платы. Современные литиевые элементы не текут даже при очень глубоком разряде.
Технология изменилась, но название структуры, хранящей настройки BIOS Setup, осталось прежним – NVRAM. Но теперь, в строгом смысле, она не является энергонезависимой. Ведь ее «энергонезависимость» обеспечивается внешним источником напряжения.
Напомним, что первым признаком того, что элемент 2032 исчерпал свой ресурс, является сброс времени и даты при включении компьютера. Напряжение свежего элемента составляет величину около 3,3 В. По мере истощения его ЭДС падает. И, как только оно снизится (ориентировочно) менее 2,8 В, структура, хранящая настройки, «забудет» их. Заряду литиевые элементы не подлежат.
Что обозначают цифры в маркировке литиевого элемента?
В заключение отметим, что первые две цифры маркировки элемента (20) определяют его диаметр в миллиметрах.
Вторые две – его емкость (способность отдать определенное количество энергии).
Чем больше цифра, тем больше емкость и тем толще элемент. Типовое значение емкости элемента 2032 – 225 мА/ч (миллиампер-часов), элемента 2025 – 160 мА/ч.
Следует отметить, что это максимальные значения. Реальные цифры зависят от сопротивления нагрузки и окружающей температуры. Чем больше сопротивление нагрузки и выше температура (разумеется, до известных пределов), тем больше эквивалентная емкость. Т.е. тем дольше элемент будет питать энергией нагрузку. При пониженной окружающей температуре элемент «садится» быстрее.
Литиевые элементы – очень хорошие источники энергии.
У них высокие показатели удельной энергии, т.е. большое соотношение «энергия/вес» и очень небольшой саморазряд (менее одного процента в год). У свинцовых кислотных аккумуляторов, например, эти показатели гораздо хуже.
Летучая память это компьютерное хранилище, которое хранит свои данные только при включенном устройстве. Большая часть ОЗУ (произвольный доступ Память) используется для первичного хранилища на персональных компьютерах. энергозависимая память.
Точно так же, какой тип оперативной памяти обычно самый быстрый?
SDRAM примерно на пять процентов быстрее, чем EDO RAM, и на сегодняшний день является наиболее распространенной формой для настольных компьютеров. Максимальная скорость передачи в кэш L2 составляет примерно 528 МБ / с. DDR SDRAM: синхронная двойная скорость передачи данных динамическое ОЗУ аналогична SDRAM, за исключением того, что имеет более высокую пропускную способность, что означает большую скорость.
Кроме того, является ли DRAM нестабильной? В отличие от флэш-памяти, Динамическое ОЗУ is летучий память (по сравнению с не-летучий память), так как он быстро теряет свои данные при отключении питания. Однако, Динамическое ОЗУ показывает ограниченную остаточную способность данных.
Какая память энергонезависима?
Примеры нет–энергозависимая память включить вспышку Память, только для чтения Память (ПЗУ), сегнетоэлектрическое ОЗУ, большинство типов магнитных компьютерных запоминающих устройств (например, жесткие диски, гибкие диски и магнитная лента), оптические диски, а также методы компьютерного хранения, такие как бумажная лента и перфокарты.
Что такое энергозависимая память и пример?
Летучая память это тип хранилища, содержимое которого стирается при отключении или отключении питания системы. Для пример, RAM есть летучий. Когда вы работаете с документом, он хранится в ОЗУ, и если компьютер выйдет из строя, ваша работа будет потеряна.
Ram статический или динамический?
Это делает статическая RAM значительно быстрее, чемдинамическое ОЗУ. Однако, поскольку у него больше частей,статический ячейка памяти занимает на микросхеме намного больше места, чемдинамический ячейка памяти. Следовательно статическая RAM используется для создания чувствительного к скорости кэша ЦП, в то время как динамическое ОЗУобразует большую систему Оперативная память пространстве.
Какая память энергозависима?
Летучая память это компьютерное хранилище, которое хранит свои данные только при включенном устройстве. Большая часть ОЗУ (случайный доступ Память) используется для первичного хранилища на персональных компьютерах. энергозависимая память. Летучая памятьконтрастирует с не-энергозависимая память, который не теряет удовлетворения при потере питания.
SSD энергозависимый или энергонезависимый?
SSD энергозависимый или энергонезависимый?
Для чего нужна оперативная память?
Проще говоря, назначение RAM обеспечивает быстрый доступ для чтения и записи к запоминающему устройству. Ваш компьютер использует Оперативная память для загрузки данных, потому что это намного быстрее, чем запускать те же данные непосредственно с жесткого диска.
Какой тип памяти флеш?
Что такое летучие и нелетучие?
Кеш-память непостоянна?
DRAM служит основным Память, выполняя вычисления с данными, полученными из хранилища. И DRAM, и кэш-память Он летучие воспоминания которые теряют их содержимое при выключении питания. Кэш-память, который также является типом произвольного доступа Память, обновлять не нужно.
Какой тип памяти DRAM?
Динамический произвольный доступ Память (Динамическое ОЗУ) Являетсятип памяти который обычно используется для данных или программного кода, необходимого для работы компьютерного процессора. Динамическое ОЗУ это обычное дело напишите произвольного доступа Память (RAM) используется в персональных компьютерах (ПК), рабочих станциях и серверах.
Что такое изменчивые данные?
Неустойчивые данные любой дата которые хранятся в памяти или существуют в пути, которые будут потеряны при отключении питания или выключении компьютера. Неустойчивые данные находится в реестрах, кеш-памяти и оперативной памяти (RAM). Расследование этого непостоянные данные называется «живая судебная экспертиза»
Оперативная память быстрее, чем кеш-память?
Оперативная память быстрее, чем кеш-память?
Он обеспечивает быстрее способ доступа к данным, но может быть дороже чем другие виды Памятьи хранилище на компьютере, включая жесткие диски и твердотельные накопители. ЦПУкэш-память работает от 10 до 100 раз быстрее, чем RAM, требуя всего несколько наносекунд для ответа на запрос CPU.
ПЗУ: В отличие от ОЗУ, только чтение Память(ПЗУ) является как энергонезависимой, так и постоянной формойпервичное хранилище. ПЗУ сохраняет свое содержимое, даже если устройство теряет питание. Вы не можете изменить данные на нем, а просто прочитать их.
Для чего используется Nvram?
Сокращение от энергонезависимой памяти с произвольным доступом, NVRAM это память, в которой хранятся данные независимо от того, включено питание или нет. Сегодня хороший пример NVRAM такая флеш-память используется в Прыжковый драйв.
Что такое энергонезависимое и летучее?
Какой тип памяти есть в BIOS?
BIOS Программное обеспечение хранится на энергонезависимой микросхеме ПЗУ на материнской плате. … В современных компьютерных системах BIOS содержимое хранится на флеш-памяти Память чип, чтобы содержимое можно было переписать, не снимая чип с материнской платы.
Какие примеры энергозависимой памяти?
Для того, чтобы получить пример, Оперативная память is летучий. Когда вы работаете над документом, он хранится в Оперативная память, и если компьютер потеряет питание, ваша работа будет потеряна. По этой причине вы должны сохранить свой документ в файл на другом компьютере.летучесть средний, например жесткий диск.
Какой тип памяти флеш?
Сокращение от постоянной памяти, ПЗУ это среда хранения, которая используется с компьютеры и другие электронные устройства. Как видно из названия, данные, хранящиеся в ПЗУ можно только читать. В отличие от RAM (оперативной памяти), ПЗУ является энергонезависимым, что означает, что он сохраняет свое содержимое независимо от того, есть ли у него питание.
Где хранятся изменчивые данные?
Что такое летучий? А) Враждебный человек. Б) Твердые минеральные кристаллы в расплаве. В) Газы, растворенные в магме. Г) Жидкая часть магмы.
Какая микросхема памяти быстрее?
Что такое ПЗУ в компьютере?
Сокращение от постоянной памяти, ПЗУ это носитель данных, который используется с компьютеры и другие электронные устройства. В отличие от RAM (оперативной памяти), ПЗУ является энергонезависимым, что означает, что он сохраняет свое содержимое независимо от того, есть ли у него питание.
Что такое ПЗУ в компьютере?
Какой тип компьютерной памяти теряет свое содержимое при отключении питания?
летучий Память, в отличие от энергонезависимых Память, Является память компьютера что требует мощностью поддерживать что собой представляет хранимая информация; он сохраняет его содержание пока включен, но когда электричество прерывается, что собой представляет сохраненные данные быстро теряются. Летучий Память имеет несколько применений, в том числе в качестве основного хранилища.
Почему флеш-память считается энергонезависимой?
Неустойчиво ли DRAM?
В отличие от флэш-памяти, Динамическое ОЗУ is летучийпамять (по сравнению с не-летучий память), так как он быстро теряет свои данные при отключении питания. Однако, Динамическое ОЗУ демонстрирует ограниченную остаточную способность данных. Динамическое ОЗУ обычно принимает форму интегрированной микросхемы, которая может состоять из десятков и миллиардовДинамическое ОЗУ ячейки памяти.
Какой тип памяти есть в BIOS?
BIOS Программное обеспечение хранится на энергонезависимой микросхеме ПЗУ на материнской плате. … В современных компьютерных системахBIOS содержимое хранится на флеш-памяти Память чип, чтобы содержимое можно было переписать, не снимая чип с материнской платы.
Что такое летучая викторина?
Что называется нелетучими отходами?
В химии термин энергонезависимый относится к веществу, которое не легко испаряется в недосуществующих условиях газа. Другими словами, энергонезависимый materia вызывает низкое давление пара и медленную скорость испарения.
Какова цель ПЗУ?
Что такое летучий? А) Враждебный человек. Б) Твердые минеральные кристаллы в расплаве. В) Газы, растворенные в магме. Г) Жидкая часть магмы.
Устройства энергонезависимой памяти (Non-Volatile Memory, NVM) — это электронные элементы хранения данных, предназначенные для чтения и записи, продолжающие хранить информацию после прекращения подачи питания на устройство. В их число входят устройства на основе магнитных дисков и отдельные типы полупроводниковых чипов. Полупроводниковые энергонезависимые устройства играют важную роль во всех аспектах цифровой вселенной — от ячеек хранения информации огромных банков данных в облаке до портативных персональных устройств, и составляют один из крупнейших сегментов полупроводниковой промышленности, оцениваемой в 400 миллиардов долларов.
Как и любое важное полупроводниковое изделие, от транзистора до микропроцессора, NVM-устройства проделали большой путь от работ первых исследователей, взявших за основу труды своих предшественников и развив их благодаря вдохновению, удаче, пробам и ошибкам, а также решимости игнорировать сомнения скептиков. В этой статье мы в хронологической последовательности расскажем о некоторых из таких первопроходцев и их вкладе, от первых зачатков идеи, возникших в 1960 году в Fairchild до крупномасштабного производства флэш-чипов последнего десятилетия 20-го века.
По поручению Semiconductor Special Interest Group (SIG) Джефф Катц записал интервью с людьми, совершившими большой вклад в развитие коммерческих полупроводниковых NVM-устройств, для коллекции устной истории Музея компьютерной истории. Многие процитированные ниже личные комментарии взяты из расшифровок интервью, к которым можно перейти по ссылкам в тексте.
Что было до полупроводниковой энергонезависимой памяти
До появления полупроводниковых устройств наиболее успешной технологией энергонезависимого компьютерного хранения информации была память на магнитных сердечниках, в которой использовался эффект магнитного гистерезиса. В своей диссертации 1952 года на докторскую степень MIT Дадли Бак описал ферроэлектрические кристаллы, использовавшие для хранения и перемагничивания цифровой информации похожий механизм гистерезиса. Рейд Андерсон и Уолтер Мерц, работавшие в Bell Telephone Laboratories, продемонстировали в 1955 году ферромагнитное устройство хранения, ставшее предшественником архитектуры полупроводниковых NVM-устройств. Применив технологии осаждения и травления, они изготовили 256-битный массив кристаллов, соединённых металлическими дорожками; позже такие технологии начали применяться для производства полупроводниковых интегральных схем.
Основатели располагавшейся в Колорадо-Спрингс компании Ramtron Ларри Макмиллан и Джордж Рор стали пионерами в коммерческом производстве устройств FRAM (Ferroelectric Random Access Memory), впервые появившихся в 1952 году.
Эволюция технологий ячеек NVM-накопителей — первые четыре десятилетия
В 1960-х начались исследования двух основных технологий проектирования полупроводниковых NVM-ячеек. В ячейке с «плавающим затвором» заряд хранится на электроде, не подключённом к внешней цепи. «Захват заряда», чаще всего называемый «нитридным захватом», позволяет хранить заряд в слое нитрида кремния, подключённого к активной цепи. Обе технологии обещали значительные преимущества и снижение затрат на производство, простоту использования и сохранение данных для различных областей применения.
Коммерческие компоненты и системы с использованием обеих технологий начали появляться в 1970-х. Изделия на основе захвата заряда чаще всего называли EAROM (Electrically Erasable Read Only Memory), а первые устройства с плавающим затвором — EPROM (Erasable Programmable ROM).
К 1980-м годам доминирующей на рынке технологией стала память с плавающим затвором. EPROM и их усовершенствованные версии, в том числе и первые флэш-продукты, стали составлять значительный процент от мировой прибыли полупроводниковой отрасли. В 1990-х технология Flash обеспечила создание новых возможностей для NVM-устройств, их начали использовать в твердотельных накопителях и потребительских цифровых устройствах.
1960-е — первооткрыватели элемента памяти
Са Чжитан, примерно 1989 год
Са Чжитан из исследовательской лаборатории Fairchild в Пало-Альто сообщил в 1961 году о том, что заряд можно хранить «в течение долгого времени (несколько дней)» на электроде затвора поверхностно-управляемого тетродного МОП-транзистора¹. Он отметил, что в разговоре с основателем Fairchild Виктором Гриничем и инженером Фрэнком Уонлэссом они «сразу же поняли потенциал этого открытия в устройстве памяти с плавающим затвором»². Они не стали разрабатывать идею продукта, поскольку в то время компания была занята устранением фундаментальных проблем стабильности в процессе производства МОП-транзисторов.
Самые первые задокументированные описания ячеек памяти с захватом заряда были созданы в лабораториях на обоих побережьях США в середине 1960-х. Эдгар Сэк, Чу Тинь и другие сотрудники Центральной исследовательской лаборатории Westinghouse использовали в 1966 году MNOS-структуру (Metal-Nitride-Oxide-Silicon) в качестве элемента захвата заряда³. Чу и Джон Сцедон рассказали о MNOS-элементе Westinghouse на Solid State Device Research Conference 1967 года в Санта-Барбаре. Эту технологию перенесли в отдел полупроводниковых изделий компании в Янгвуде для разработки электронных артиллерийских запалов на замену механическим запалам.
Чистая зона отдела полупроводниковых изделий Westinghouse в Янгвуде, примерно 1959 год. Фото Э. Сэка
В том же 1967 году шесть учёных под руководством Ричарда Вегенера из Sperry Rand Research Center (Садбери, Массачусетс) описали электрически программируемое неразрушаемое MNOS-устройство хранения с захватом заряда⁴. В предоставленном агентству НАСА отчёте 1968 года «Исследование новых концепций адаптивных устройств» Вегенер заявил, что MNOS — это «первое полупроводниковое устройство, обеспечивающее возможность электрически программируемого энергонезависимого хранения информации»⁵.
Дов Фроман-Бенчковски присоединился в 1965 году к исследовательской лаборатории Fairchild в Пало-Альто. В тандеме он писал докторскую по теме «Перенос и захват заряда в MNOS-структурах и их применение в устройствах памяти» в Калифорнийском университете в Беркли, где «знал об этой теме больше, чем большинство профессоров». [Интервью с Довом Фроманом]. На основании своих работ он начал процесс подачи заявки на патент, который был зарегистрирован после его ухода из компании. В заявку на патент вошла структура маски для создания 9-битной MNOS-памяти с пословной организацией, которую он изготовил для демонстрации возможности крупномасштабных массивов интегральных устройств хранения⁶.
Давон Канг и Саймон Зи
Изучая в 1967 году четырёхслойный чизкейк на обеденном перерыве в Bell Telephone Laboratories (BTL), Мюррей Хилл, Давон Канг и Саймон Зи пришли к идее добавления четвёртого плавающего слоя для хранения заряда в МОП-транзисторе. Для доказательства жизнеспособности концепции они изготовили в лаборатории пару десятков устройств. «Устройства держались максимум час, после чего электроны начинали утекать» [Интервью с Саймоном Зи]. «Мой начальник сказал, что это совершенно бесполезно… Кому может оказаться полезным такое устройство?», — рассказывает Зи. Им разрешили опубликовать результаты работы в статье «Плавающий затвор и его применение в устройствах памяти», опубликованной в июле 1967 года в Bell System Technical Journal, но BTL не стала развивать эту идею. «Её просто положили на полку».
256-битное RMM на аморфных полупроводниках ECD/Intel, 1970 год
Автор многочисленных изобретений и предприниматель Стэнфорд Овшинский произвёл фурор в научном сообществе, заявив в 1968 году в New York Times о создании переключателя с памятью на основе элементов Овшинского. Это устройство, разработанное в его лаборатории Energy Conversion Devices (ECD) (Троя, штат Мичиган), использовало некристаллические халькогенидные материалы для создания переключателя, который включался или выключался, когда подаваемое напряжение достигало определённой величины. Овшинский заявил, что сможет производить более мелкие, быстрые, простые, надёжные и дешёвые электронные схемы, чем это возможно на основе транзисторов. Студент магистратуры Чарльз Си, работавший над переключателем в ECD, сообщил, что основное преимущество технологии заключается в том, что «информацию можно хранить вечно (без ограничений по времени удержания данных)». [Интервью с Чарльзом Си]
Незадолго до этого основавшие Intel Роберт Нойс и Гордон Мур объединились с Овшинским для изучения технологии создания энергонезависимой памяти, чтобы дополнить ею собственные будущие ОЗУ на основе биполярных и МОП-транзисторов. В статье 1970 года, написанной Гордоном Муром, Роном Нилом и Д. Нельсоном из ECD, описывается 256-битная Read Mostly Memory (RMM), состоящая из плёнки аморфного полупроводникового материала, размещённого между двумя молибденовыми электродами⁷. Intel ограничилась этой демонстрацией концепции и не стала разрабатывать на её основе продукцию, однако она возродилась как основа для памяти на фазовых переходах 3D XPoint, о производстве которой Intel и Micron заявили в 2015 году; готовую продукцию Intel продавала под брендом Optane.
1970-е — появление промышленных NVM-изделий
Мультичиповый модуль BORAM компании Westinghouse, примерно 1975 год.
В начале 1970-х энергонезависимые MNOS-устройства памяти оказались привлекательным выбором для проектировщиков аэрокосмической продукции и защитных систем. ВВС США заключили с Sperry Rand контракт на изготовление 1024-битного массива EAROM, а Westinghouse спроектировала для армии США и других заказчиков электрически перепрограммируемые гибридные модули Block-Oriented RAM (BORAM). Несколько чипов, расположенных на керамической подложке, обеспечивали малый вес и компактность авиационных и портативных систем.
Перейдя в 1969 году в Intel, Дов Фроман продолжил исследование технологий MNOS-хранения. Однако в процессе изучения проблем стабильности, вызываемых миграцией заряда в новом техпроцессе производства кремниевого затвора компании, он придумал альтернативную идею хранения заряда в проводнике с плавающим затвором. «Это стало эволюцией того, что я называл устройством FAMOS (Floating-gate Avalanche-injection Metal Oxide Semiconductor) … которая была основой EPROM». [Интервью с Довом Фроманом] До подачи заявки на патент архитектуры он не был знаком с работами Канга и Зи в Bell Labs.
Дов Фроман-Бенчковски, примерно 1971 год. Фото: Intel Corporation
Фроман прекратил дальнейшую работу над MNOS-накопителем, чтобы сосредоточить свои усилия на проектировании продукта с плавающим затвором, а в 1971 году Intel представила свою 2048-битную EPROM с маркировкой 1702. EPROM-устройства программировались электронным способом, но стирание и повторное использование было возможно только после физической обработки чипа УФ-излучением через кварцевое окошко в корпусе. Более дешёвые, однократно программируемые версии (One-Time-Programmable, OTP), не требовавшие дорогого окошка для стирания, оказались популярными в системах с использованием микропроцессоров (MPU). Несколько поколений более объёмных и быстрых EPROM составляли наиболее прибыльную линейку продуктов Intel до середины 1980-х.
Кварцевое окошко пропускает ультрафиолетовое излучение для стирания данных EPROM
Японские производители полупроводников быстро распознали коммерческую перспективность EPROM. Пионер разработки интегральных схем Ясуо Таруи из токийской Electrotechnical Laboratory с коллегами предложили в 1971 году устройство с плавающим затвором на проводившейся в Токио Solid State Device conference⁸. За этим последовало множество исследовательских статей и успешных коммерческих продуктов японских компаний.
Руководство по EAROM компании GI, 1983 год
В 1969 году Эд Сэк перешёл из Westinghouse в General Instrument Corporation (Хиксвилл, штат Нью-Йорк). Он работал там вице-президентом и генеральным менеджером отдела микроэлектроники, начавшей коммерческое использование технологии MNOS в потребительской электронике. Его сравнение Westinghouse («Клуб джентльменов с примесью политики») и GI («Нижний Ист-Сайд Манхэттена с примесью уличных драк») демонстрирует значительные культурные различия военных и коммерческих полупроводниковых предприятий той эпохи. [Личный рассказ Эда Сэка]
В 1975 году GI представила Bit-Serial EAROM с маркировкой ER1400, которая была дополнена 16-битным микропроцессором CP1600 (совместная с Honeywell разработка); эти продукты были предназначены для цифрового, полностью твердотельного чипсета TV-тюнера, и продались миллионными тиражами. GI несколько десятилетий продолжала производить недорогие EAROM-устройства для потребительских товаров.
Среди прочих производителей, исследовавших технологии энергонезависимой MNOS-памяти, были McDonnell Douglas, Mitsubishi, NCR и RCA. Однако быстрый рост количества устройств и снижение цен, обеспеченные активной конкуренцией в области продукции с плавающим затвором, сделали EPROM предпочтительным для большинства сфер применения энергонезависимым решением.
Такие улучшения, как функция электрического стирания, ещё более упрочили позицию устройств с плавающим затвором. Эли Харари из Hughes Microelectronics (Ньюпорт-Бич, Калифорния) в 1976 году пришёл к «идее о том, что можно уменьшить слой подзатворного оксида в устройстве Фромана-Бенчковски с 1000 до 100 ангстрёмов, что позволит обеспечить электрическое программирование и стирание», избавив таким образом от необходимости медленного внешнего стирания ультрафиолетовым излучением. [Интервью с Эли Харари] В 1980 году Hughes представила 8-килобитную КМОП-память Electrically-Erasable PROM (EEPROM) с маркировкой 3108, а также чип статической ОЗУ с энергонезависимой ячейкой, названный NOVRAM.
Джордж Перлегос сделал вклад в несколько важных NVM-разработок компании Intel, в том числе и в первую EEPROM: 16-килобитное устройство 2816, созданное в 1978 году. Вместе с Гордоном Кэмпбеллом и Филом Сэлисбери Перлегос основал в 1981 году SEEQ Technology. В этой компании Перлегос, стремясь избавиться от необходимости отдельного источника питания высокого напряжения, руководил разработкой 5213 — единого EEPROM с 5-вольтным питанием, выпущенного в 1982 году. В его конструкцию был встроен генератор подкачки заряда, создающий напряжение, необходимое для обеспечения программирования. «Чтобы создать подобную память, нам нужно было разработать настолько маленькие генераторы подкачки заряда, чтобы их можно было разместить в каждом столбце и в каждой строке». [Интервью с Джорджем Перлегосом] Чтобы стимулировать использование своих устройств в областях, требующих высокой надёжности, SEEQ рекламировала их как устройства, способные выдержать не менее миллиона циклов записи.
Бывший инженер-технолог National Semiconductor Рафаэль Клейн основал в 1978 году в Милпитас (штат Калифорния) компанию Xicor, чтобы заняться устройствами NOVRAM и EEPROM. На первых этапах Xicor разделила рост зародившегося рынка с SEEQ, однако не справившись с конкуренцией в области производства массовых дешёвых устройств, завершила свою работу в 2001 году.
1980-е — появление архитектуры Flash
В 1980 году Фудзио Масуока из научно-исследовательского центра Toshiba в Кавасаки (Япония) нанял четырёх инженеров: М. Асано, Х. Ивахаси, Т. Комуро и С. Танака для работы над NVM-чипом для использования в массовых недорогих устройствах. В уже существовавших EPROM использовалось по два транзистора на ячейку памяти. Инженеры спроектировали более компактную однотранзисторную ячейку, соединяемую способом, напоминающим логический элемент NOR. Коллега Масуоки Сёдзи Ариизуми предложил название «flash» («вспышка»), потому что стирание должно было происходить со скоростью вспышки фотокамеры. Масуока рассказал об ячейке NOR Flash на International Electron Devices Meeting (IEDM) 1984 года, проводившейся в Сан-Франциско. Хотя ему и удалось уменьшить размер ячейки, из-за проблем с производством необходимых для устройства МОП-структуры с тремя слоями поликремния Toshiba не стала реализовывать коммерческую версию изобретения.
По словам Харари, Сатьен Мухерджи и Томас Чань из стартапа Exel Microelectronics, Inc. (Сан-Хосе, Калифорния) спроектировали флэш-структуру, которую можно было производить промышленным способом; она стала основой того, что Intel позже назвала NOR flash.
Прибыв в Вашингтон, чтобы защищать компанию в патентной тяжбе с TI, Масуока придумал идею архитектуры NAND Flash, которая могла бы обеспечить ещё меньший размер ячейки и увеличенные скорости записи/стирания по сравнению с NOR Flash. По возвращении Масуока спросил у Хисео Тадзири, работавшего в Toshiba руководителем отдела разработки потребительской электроники, сможет ли цифровая камера с четырёхмегабитной флэш-памятью NAND заменить плёнку. [Интервью с Фудзио Масуока] Тадзири понял, что NAND и в самом деле сможет заменить плёнку, и это привело к тому, что финансировать проект начал отдел производства камер. Масуока рассказал об устройстве на IEDM 1987 года в Вашингтоне, а производство 16-мегабитных чипов NAND Flash началось в 1992 году.
Недовольный тем, что Toshiba, по его мнению, недостаточно вознаградила его работу, Масуока в 1994 году уволился, став профессором Университета Тохоку. Вопреки японской культуре лояльности компании, он подал иск против бывшего работодателя, требуя компенсации, а в 2006 году уладил спор, получив единовременную выплату в 87 миллионов йен (758 тысяч долларов).
Стефан Лаи устроился в отдел Intel в Санта-Кларе для разработки технологии масштабируемой EEPROM. Работая совместно с Диком Пэшли, он создал способ добавления функции электрического стирания в уже существовавшие малоразмерные ячейки EPROM для создания архитектуры NOR Flash, которую можно было бы изготавливать по стандартному производственному техпроцессу. Отдел NVM заявил, что технология не будет работать, поэтому Лаи и Пэшли встретились с Гордоном Муром, который сказал им: «Я этим займусь, не суетитесь». [Интервью с отделом разработки Flash компании Intel] Начав разработку нового бизнес-устройства на основе Flash в Фолсоме (Калифорния), Пэшли и Лаи вместе с проектировщиком Найлсом Кайнеттом в 1986 году продемонстрировали работающие чипы, а в 1987 году выпустили 256-килобитный продукт NOR Flash.
К концу 1980-х мировой рынок полупроводниковых NVM-устройств всех технологих производства превысил два миллиарда долларов. Наиболее популярными продуктами той эпохи были EPROM на 64 Кбит, 128 Кбит, 256 Кбит и 1 Мбит, к тому же начали появляться первые устройства на 2 Мбита⁹. Производители из США, лидерами среди которых были AMD, Intel, Motorola, SEEQ и TI, получали примерно 50% от мировой прибыли рынка. Оставшаяся прибыль разделилась между европейскими, в основном SGS-Thompson (10%), и японскими поставщиками Fujitsu, Hitachi, Mitsubishi, NEC, Oki, Toshiba (40%), однако их поставки были ограничены правительственными квотами на производство (MITI).
1990-е — твердотельные накопители и новые потребительские области применения
В 1990-х технология Flash создала новые возможности для NVM-устройств в конфигурациях как с NAND, так и с NOR. Архитектура NOR Flash имела преимущества произвольного доступа и малого времени чтения, а её функция execute-in-place (XIP) идеально подходила для выполнения кода, а значит, и для сферы обработки данных. NAND Flash имела более низкие скорости чтения, но гораздо меньший размер ячейки, позволяя создавать недорогие устройства с повышенной плотностью, что идеально подходило для внешних накопителей. Кроме того, доступ чтения/записи к блокам NAND имитировал доступ к дисковым приводам.
Прототип SSD-модуля компании SanDisk (бывшей SunDisk), созданный для IBM (1991 год)
Эли Харари, в 1970-х ставший пионером техпроцессов с тонким слоем оксида в Hughes Aircraft, в 1988 году основал SunDisk (позже переименованную в SanDisk) для разработки устройств памяти большой ёмкости на основе флэш-памяти. Вскоре к нему присоединились сооснователи компании Джек Юань и Санджай Мехротра, а также архитектор систем Роберт «Боб» Норман. Первым крупным заказом компании стали 10 тысяч 20-мегабайтных 2,5-дюймовых ATA-устройств, совместимых с plug and play, которые в 1991 году должны были заменить 20-мегабайтный жёсткий диск Connor в ThinkPad PC компании IBM. В то время надёжность флэш-памяти была низкой, однако Харари вдохновляли отзывы заказчиков о прототипах устройств: «Если несколько устройств проработают у меня все выходные без сбоев, значит, у вас получился хороший продукт». [Интервью с Эли Харари]
Для достижения уровней надёжности, необходимых для коммерческого применения, потребовалось несколько поколений усовершенствований техпроцессов производства и архитектуры систем флэш-памяти. Харари встроил в устройства метаданные, позволявшие его прошивке выполнять коррекцию ошибок, скрывая таким образом от пользователя проблемы с надёжностью — критически важного для популярности технологии фактора. Массовые ноутбуки с SSD появились на рынке в конце 2000-х, а современные SSD являются самым быстрорастущим сегментом рынка компьютерных накопителей.
Основатели SanDisk: Юань, Мехротра и Харари
Новые возможности возникли у SanDisk после того, как компания представила в 1994 году карты CompactFlash для цифровых камер. «Мы поняли, что вместо того, чтобы кто-то другой продавал плёнку или её продавали продавцы камер, нужно создать вторичный рынок флэш-карт. Превращение его в международный бренд стало поворотным фактором в истории компании», — рассказывает Мехротра. [Интервью с Санджаем Мехротра] В 2016 году SanDisk приобрела компания Western Digital.
Современные флэш-технологии доминируют на рынке NVM-устройств, который в 2019 году превысил 50 миллиардов долларов, и составляют крупнейший сегмент мировой полупроводниковой промышленности. Крупнейшим поставщиком флэш-чипов стала Samsung, имея примерно 30% рынка. Другими крупными поставщиками являются Toshiba и Western Digital.
Награда за достижения Flash Memory Summit
Каждый год Flash Memory Summit награждает людей, проявивших лидерство в области продвижения разработки и использования флэш-памяти, а также связанных с ней технологий, вручая Премию за прижизненные достижения (Lifetime Achievement Award, LAA). Среди не упомянутых выше номинантов были Кинам Ким из Samsung, получивший премию за свой прогресс в развитии 3D NAND, а также Дов Моран и Арьех Мерги из M-Systems за инновации, в том числе за встраиваемую в мобильные телефоны флэш-память, файловые системы для Flash и флэш-накопитель USB.
1. C. T. Sah, “A new semiconductor tetrode, the surface-potential controlled transistor,” Proceedings of the IRE, vol. 49, no.11, (Nov. 1961) pp 1625.
2. C. T. Sah, “Evolution of the MOS transistor — from conception to VLSI,” Proceedings of the IEEE, Vol. 76, №10 (October 1988) p. 1295.
3. Edgar A. Sack and David A. Laws, “Westinghouse: Microcircuit Pioneer from Molecular Electronics to ICs,” IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 34 (Jan.-March 2012) pp. 74–82.
4. Wegener, H.A.R., Lincoln, A.J., Pao, H.C., O’Connell, M.R., Oleksiak, R.E. Lawrence, H. “The variable threshold transistor, a new electrically-alterable, non-destructive read-only storage device,” Electron Devices Meeting, 1967 International, Vol. 13 (1967) p. 70
5. H. A. R. Wegener, “Investigation of New Concepts of Adaptive Devices,” NASA-CR-86114, Report no. SRRC-CR-68–43, Sept. 1968.
6. Dov Frohman-Bentchkowsky, “Integrated MNOS memory organization” US Patent 3641512A
7. Neale, R. G., D. L. Nelson, Gordon E. Moore, “Nonvolatile and reprogrammable the read-mostly memory is here,” Electronics (September 28, 1970) pp. 56–60.
8. Tarui, Yasuo; Hayashi, Yutaka; Nagai, Kiyoko “Proposal of electrically reprogrammable non-volatile semiconductor memory”. Proceedings of the 3rd Conference on Solid State Devices, Tokyo. The Japan Society of Applied Physics (1971–09–01): 155–162.
Наши эпичные серверы используют only NVMe сетевое хранилище с тройной репликацией данных. Вы можете использовать сервер для любых задач — разработки, размещения сайтов, использования под VPN и даже получить удалённую машину на Windows! Идей может быть много и любую из них поможем воплотить в реальность!
Даже в компьютерных клавиатурах имеются оба вида памяти.
Происходило это путем пережигания плавких перемычек.
Затем появилась ее разновидность — Flash (флеш) память, которая получила в последние годы очень широкое распространение.
В первых компьютерах не было микросхемы RTS (Real Time Clock, часы реального времени).
В конце концов пришли к чипсету (набору микросхем), состоящему из 1-2 корпусов, который включал в себя почти все подсистемы материнской платы.
В заключение отметим, что первые две цифры маркировки элемента (20) определяют его диаметр в миллиметрах.
Литиевые элементы – очень хорошие источники энергии.
