Спасибо за память: ещё больше данных в материале с изменением фазового состояния!

Спасибо за память: ещё больше данных в материале с изменением фазового состояния!

 Александр Березин 

Группа инженеров из Университета Джонса Хопкинса (США) открыла неизвестное прежде свойство материалов, уже используемых в компьютерных накопителях информации. Исследование, отчёт о котором опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, может привести к серьёзному увеличению плотности записи и скорости считывания на самых разных носителях.

Работа была посвящена энергонезависимой PRAM, относительно недорогой памяти с изменением фазового состояния. Исследовался сплав на основе германия, сурьмы и теллура (Ge₂Sb₂Te₅), который применяется в виде халькогенидных стёкол при производстве CD-RW и DVD-RW.

В экспериментальной установке образец PRAM сдавливали двумя алмазами и при этом замеряли электропроводность, с одновременной фиксацией перехода от кристаллического к аморфному состоянию. (Здесь и ниже иллюстрации Ming Xu / JHU.)

У современной энергонезависимой памяти (в основном флеш-памяти) есть несколько известных проблем. Новая технология не только в 100 раз превосходит её в скорости считывания и записи, но и способна на 100 тыс. циклов перезаписи, что позволяет говорить о её практическом применении уже сегодня. Сами исследователи полагают, что в течение пяти лет мы увидим результаты их работы в настольных ПК и ноутбуках, где они заменят жёсткие диски, а может, и SSD — твердотельные накопители, также подбирающиеся всё ближе к этому сегменту рынка.

Ge₂Sb₂Te₅ называют памятью с изменением фазового состояния потому, что она запоминает при изменении электропроводности, вызванной переходом от кристаллической формы этого сплава, которая обладает меньшим сопротивлением (0), к аморфной, с большим сопротивлением (1), и наоборот.

Оказалось, что электропроводность PRAM, как и упорядоченность её структуры, колеблется в весьма широких пределах, позволяя записывать на тот же объём радикально больше информации.

Чтобы добиться прогресса в разработке PRAM, исследователи изменяли её фазовое состояние постепенно — не нагревом, как это делает лазер в случае с DVD-RW, а при помощи сжатия двумя небольшими промышленными алмазами. При этом обнаружилось, что вместо двух противоположных фазовых состояний у Ge₂Sb₂Te₅ может появляться множество промежуточных, каждое из которых характеризуется особой электропроводностью.

Образно говоря, от «чёрно-белого» подхода учёные сумели перейти к «цветной» записи, что и позволило поднять плотность хранения информации на несколько порядков.

Подготовлено по материалам Phys.Org.