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आदर्श सार्वभौमिक मेमोरी कौन सी है: GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM

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हाल ही में, एक शोध पत्र स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग के शियांगजिन वु और असिर इंटिसर खान द्वारा GST467 पर प्रकाशित, और AMD की UltraRAM ने पारंपरिक मेमोरी आर्किटेक्चर पर उनके आशाजनक क्रांतिकारी उन्नति के साथ तकनीकी उत्साही और विशेषज्ञ दोनों को चकित कर दिया है। दोनों सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी (PCM) और UltraRAM क्षमता, गति और दक्षता बढ़ाने का लक्ष्य रखते हैं, लेकिन उनके मूल सिद्धांत काफी अलग हैं।

यहाँ बताया गया है कि दोनों उच्च-प्रदर्शन, ऊर्जा-कुशल कंप्यूटिंग की बढ़ती मांगों को कैसे संबोधित करते हैं:

  • नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस PCM बहु-परत नैनोस्ट्रक्चर के माध्यम से संग्रहण बढ़ाता है, नैनो-स्तर के हीटिंग से तेज़ संचालन, और अल्ट्रा-लो पावर।
  • UltraRAM कॉम्पैक्ट मेमोरी सेल्स को आपस में जोड़कर संग्रहण बढ़ाता है। यह डेटा पाथ को छोटा करने और बुद्धिमान पावर प्रबंधन के द्वारा अपने पारम्परिक समकक्षों से तेज़ काम करता है।

हालांकि हमने दोनो को विस्तृत रूप से चर्चा करने वाले व्यापक संसाधनों को लिंक किया है, हमें कोई विश्वसनीय स्रोत नहीं मिला जो दोनों की तुलना करता हो। तो, GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM की टक्कर शुरू करें।

सामग्री और संरचना

नवीन सुपरलेटरिस और नैनोकॉम्पोजिट सामग्री प्रत्येक तकनीक में उपयोग की जाती हैं, जो उनके प्रदर्शन, स्केलेबिलिटी और एकीकरण क्षमताओं को मूल रूप से प्रभावित करती हैं। सामग्री और संरचनाओं की तुलना इन उभरती मेमोरी समाधानों के मूल लाभों और ट्रेडऑफ़ पर महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करती है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: सामग्री और संरचना

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
Ge4Sb6Te7 (GST467) और Sb2Te3/TiTe2 परतों के सुपरलेटरिस का उपयोग करता है। CMOS में मानक 6T SRAM बिटसेल्स पर आधारित है।
GST467 एक नैनोकॉम्पोजिट है जिसमें तेज़ स्विचिंग के लिए SbTe समावेश हैं। कोई नई सामग्री नहीं के साथ पारंपरिक प्लेनर या FinFET ट्रांज़िस्टर्स का उपयोग करता है।
परमाणु स्तर पर तीक्ष्ण इंटरफ़ेस के साथ क्रमबद्ध लो-डायमेंशनल संरचना। विशेषीकृत इंटरफ़ेस सर्किट्री के साथ 4Kx72b ब्लॉकों में व्यवस्थित।
लेयर मोटाई लगभग 2-4nm, स्पटरिंग डिपोज़िशन से लगभग 60nm स्टैक। आक्रामक लेआउट डिज़ाइन नियमों के माध्यम से उच्च घनत्व प्राप्त करता है।
विचित्र नई सामग्री को नई निर्माण प्रक्रियाओं/उपकरणों की आवश्यकता होती है। कोई विशेष सामग्री या चरण नहीं, लॉजिक के साथ आसानी से एकीकृत होता है।

सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी GST467 नैनोकॉम्पोजिट जैसी विचित्र नई सामग्री को परमाणु स्तर पर सटीक सुपरलेटरिस संरचनाओं में उपयोग करती है। यह अनोखा नैनोस्केल डिज़ाइन स्विचिंग गति को बढ़ाता है लेकिन विशेष उपकरणों की मांग करता है। इसके विपरीत, UltraRAM मानक CMOS ट्रांज़िस्टर्स का उपयोग करता है बिना नई सामग्री के, जिससे यह मौजूदा निर्माण प्रवाह में आसानी से एकीकृत हो जाता है।

सुपरलेटरिस की अल्ट्रा-थिन 2-4nm परतें बेजोड़ स्केलिंग क्षमता प्रदान करती हैं। हालांकि, इसकी नैनोकॉम्पोजिट सामग्री और निर्माण जटिलता एकीकरण चुनौतियों को उत्पन्न करती है। इसके विपरीत, UltraRAM के 4Kx72b SRAM ब्लॉक पारंपरिक लेआउट तकनीकों के माध्यम से उच्च घनत्व हासिल करते हैं जो स्थापित प्रक्रियाओं के अनुकूल हैं।

प्रदर्शन लाभ प्रदान करने के बावजूद, सुपरलेटरिस मेमोरी को अपनी विशेष सामग्री और परमाणु-स्तर की परतों के लिए नई निर्माण निवेश की आवश्यकता होती है। UltraRAM निरंतर CMOS स्केलिंग का लाभ उठाता है बिना किसी बाधात्मक परिवर्तन के।

क्षमता और घनत्व

मेमोरी घनत्व आधुनिक कंप्यूटिंग कार्यभार द्वारा मांगी गई उच्च-क्षमता, कॉम्पैक्ट स्टोरेज समाधान को सक्षम करने के लिए एक महत्वपूर्ण मीट्रिक है। अधिकतम प्राप्त घनत्व का मूल्यांकन प्रत्येक तकनीक की भविष्य के उच्च-घनत्व सिस्टम आर्किटेक्चर को सक्षम करने की संभावनाओं को उजागर करता है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: क्षमता और घनत्व

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
प्रदर्शित कार्यात्मक 40nm डिवाइस – रिपोर्ट किए गए सबसे छोटे PCM। मूल इकाई 4Kx72b (288Kb) SRAM ब्लॉक है।
उत्कृष्ट विशेषताएँ स्केलिंग के साथ उच्च-घनत्व संभावनाओं का संकेत देती हैं। एक कॉलम में ऊर्ध्वाधर रूप से 2048 ब्लॉकों तक क्रमबद्ध।
बहु-परत 3D स्टैकिंग छोटे फुटप्रिंट में अल्ट्रा-हाई घनत्व सक्षम करती है। ओवरहेड के साथ कॉलम का क्षैतिज क्रमबद्ध भी संभव है।
कम पावर और हीट कंटेनमेंट घने 3D स्टैकिंग के अनुकूल है। सबसे उच्च घनत्व के लिए क्रमबद्ध कॉलमों का 3D स्टैकिंग।
3D NAND फ्लैश घनत्व के बराबर या उससे अधिक संभावनाएँ। 64-लेयर 3D स्टैक प्रति डाई स्टैक 36Gb प्रदान करता है।

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी अपने 40nm डिवाइसों के साथ घनत्व स्केलिंग की सीमाओं को आगे बढ़ाती है – अब तक के सबसे छोटे PCM सेल्स। यह सुपरलेटरिस तकनीक तेज़ स्विचिंग, कम पावर, और उच्च स्थायित्व जैसी उत्कृष्ट उच्च-घनत्व विशेषताओं को प्रदर्शित करती है, जिससे 3D स्टैकिंग संभावनाएँ मिलती हैं जो अल्ट्रा-कम्पैक्ट फॉर्म फैक्टर में NAND फ्लैश-समकक्ष क्षमताएँ हासिल करती हैं।

UltraRAM अपने 4Kx72b SRAM बिल्डिंग ब्लॉकों के साथ एक अनोखा क्रमबद्ध दृष्टिकोण अपनाता है। ऊर्ध्वाधर रूप से 2048 ब्लॉकों को जोड़ने से प्रति कॉलम अधिकतम 576Mb क्षमता मिलती है। क्षैतिज क्रमबद्धता 2D एरे घनत्व को और बढ़ाती है। 64 लेयर का उपयोग करके क्रमबद्धता को 3D डाई/वाफर स्टैकिंग के साथ मिलाने से एकल कॉम्पैक्ट स्टैक में विशाल 36Gb क्षमता प्राप्त होती है।

पावर खपत

ऊर्जा-कुशल कंप्यूटिंग के लिए पावर खपत को न्यूनतम करना आवश्यक है, विशेष रूप से मोबाइल और एम्बेडेड अनुप्रयोगों में। सक्रिय और स्टैंडबाय पावर की तुलना विभिन्न उपयोग मामलों के लिए सबसे उपयुक्त ऊर्जा प्रोफाइल को दर्शाती है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: पावर खपत

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
40nm डिवाइसों में रिकॉर्ड-लो 85μA रीसेट करंट। 40nm में 4Kx72b ब्लॉक के लिए 60-100μW सक्रिय पावर।
≈5 MW/cm2 रीसेट पावर डेंसिटी, PCM से 10 गुना अधिक कम। स्लीप मोड स्टैंडबाय पावर को कुछ मिलीवॉट तक घटाता है।
सुपरलेटरिस संरचना हीट को सीमित करती है, थर्मल नुकसान को न्यूनतम करती है। पावर गेटिंग आइडल लीकेज को लगभग शून्य तक घटाता है।
SbTe नैनोक्लस्टर्स क्रिस्टलीकरण बाधा और स्विचिंग पावर को कम करते हैं। ड्रॉज़ी मोड तेज़ वेक-अप के साथ मध्यम लीकेज कमी की अनुमति देता है।
अल्ट्रा-स्केल्ड आकार फेज़ चेंज के लिए कुल पावर को कम करता है। कॉन्फ़िगरेबल मोड पावर बनाम प्रदर्शन के ट्रेडऑफ़ को अनुकूलित करते हैं।
0.1V पर 10nW रीड पावर, उच्च प्रतिरोध अनुपात का उपयोग करते हुए। अंतर्निहित लो-वोल्टेज CMOS दक्षता का उपयोग करता है।
इसके नॉनवोलैटाइल स्वभाव के कारण लगभग शून्य स्टैंडबाय पावर। कम पावर और उच्च-प्रदर्शन उपयोगों के लिए अत्यधिक पावर कुशल।

नवीन GST467 सुपरलेटरिस PCM अपनी अनोखी नैनोस्ट्रक्चर वाली सामग्री के कारण अभूतपूर्व कम पावर संचालन प्राप्त करता है। 40nm स्केल पर, इसने रिकॉर्ड-लो 85µA रीसेट करंट दिखाया जो न्यूनतम 60µW लिखने की पावर और अद्भुत 5 MW/cm2 पावर डेंसिटी के बराबर है—मानक PCM से 10 गुना बेहतर। यह सुपरलेटरिस एम्बेडेड SbTe नैनोक्लस्टर्स के साथ हीट को सटीक रूप से सीमित करता है, जिससे क्रिस्टलीकरण बाधा कम होती है।

UltraRAM मानक लो-वोल्टेज CMOS सर्किट्री का उपयोग करता है, जिसमें उसके कॉम्पैक्ट 4Kx72b ब्लॉकों को 60-100µW सक्रिय पावर के लिए अनुकूलित किया गया है। इसकी वास्तविक शक्ति कॉन्फ़िगरेबल स्टैंडबाय मोड में निहित है – स्लीप आइडल लीकेज को मिलीवॉट तक घटाता है, जबकि पावर गेटिंग इसे पूरी तरह समाप्त कर देता है। ड्रॉज़ी मोड मध्यम लीकेज कमी को तेज़ वेक-अप के साथ संतुलित करता है, जिससे उच्च प्रदर्शन मिलता है। ये लचीले मोड विविध अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम ऊर्जा/प्रदर्शन ट्रेडऑफ़ को सक्षम करते हैं।

वोल्टेज स्केलिंग

उन्नत CMOS लॉजिक नोड्स के साथ एकीकरण के लिए कम वोल्टेज पर संचालन करना महत्वपूर्ण है। वोल्टेज स्केलिंग संभावनाओं का मूल्यांकन आधुनिक अर्धचालक निर्माण और डिज़ाइन प्रवाह के साथ संगतता को उजागर करता है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: वोल्टेज स्केलिंग

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
40nm डिवाइसों में रिकॉर्ड लो 0.7V ऑपरेशन प्रदर्शित किया गया। 40nm CMOS प्रक्रिया में लगभग 0.9V तक कार्य करता है।
उन्नत CMOS लॉजिक वोल्टेज के साथ संगतता के लिए महत्वपूर्ण। बिटसेल्स/परिफेरल्स के मजबूत लो-वोल्टेज ऑपरेशन के लिए डिज़ाइन किया गया।
सुपरलेटरिस संरचना लो-वोल्टेज स्विचिंग के लिए फ़ील्ड को सीमित करती है। अल्ट्रा-लो Vt के साथ हाई-डेंसिटी लॉजिक प्रक्रिया का उपयोग कर सकता है।
SbTe नैनोक्लस्टर्स लो वोल्टेज पर समान न nucleation को सक्षम करते हैं। छोटे बिटसेल एरे लो वोल्टेज पर प्रदर्शन बनाए रखते हैं।
तीव्र ट्रांज़िशन सेट/रीसेट वोल्टेज मार्जिन को न्यूनतम करते हैं, जिससे लो Vread मिलता है। क्रमबद्ध आर्किटेक्चर स्थानीयकृत वोल्टेज डोमेन्स को सक्षम करता है।
आगे के स्केलिंग के लिए अनुकूल, लेकिन ON/OFF अनुपात एक सीमा है। 7nm पर 0.65V या उससे कम तक स्केल करने की संभावना।
पर्याप्त लिखने करंट के लिए एक्सेस ट्रांज़िस्टर डिज़ाइन महत्वपूर्ण है। निगेटिव बिटलाइन राइटिंग, बूस्टिंग आदि जैसी सहायक तकनीकें।

GST467 सुपरलेटरिस PCM 40nm डिवाइसों में रिकॉर्ड-लो 0.7V ऑपरेशन प्राप्त करता है। यह अल्ट्रा-लो वोल्टेज ऑपरेशन नवीनतम CMOS लॉजिक के लगभग 0.8V पर चलने के साथ संगतता के लिए महत्वपूर्ण है। सुपरलेटरिस का नैनोस्केल कॉन्फ़िनमेंट न्यूनतम वोल्टेज के साथ स्विचिंग को सक्षम करता है, जिसे SbTe नैनोक्लस्टर्स द्वारा समान क्रिस्टलीकरण को बढ़ावा देकर और भी सहायता मिलती है। इसके तीव्र सेट/रीसेट ट्रांज़िशन लो-वोल्टेज रीड्स के लिए वोल्टेज मार्जिन को न्यूनतम करते हैं।

UltraRAM की CMOS नींव 40nm नोड्स में 0.9V तक ऑपरेशन की अनुमति देती है। इसके SRAM बिटसेल्स और परिफेरल्स ट्रांज़िस्टर अनुकूलन और विशेष सर्किट टोपोलॉजी जैसी तकनीकों का उपयोग करके विश्वसनीय लो-वोल्टेज ऑपरेशन के लिए सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किए गए हैं। छोटे बिटसेल एरे और स्थानीयकृत वोल्टेज डोमेन्स लो-वोल्टेज चुनौतियों को कम करते हैं। UltraRAM अत्याधुनिक लो-Vt लॉजिक प्रक्रियाओं का लाभ उठा सकता है और सहायक तकनीकों का उपयोग करके 0.65V या उससे कम तक स्केल कर सकता है।

एक्सेस गति और लेटेंसी

मेमोरी प्रदर्शन सीधे सिस्टम की प्रतिक्रियाशीलता और थ्रूपुट को प्रभावित करता है। एक्सेस समय और लेटेंसी का बेंचमार्किंग विभिन्न अनुप्रयोग आवश्यकताओं के साथ सबसे उपयुक्त प्रदर्शन सीमाओं को उजागर करता है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: एक्सेस गति और लेटेंसी

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
40nm डिवाइसों में 40ns लिखने का समय, PCM से >10X तेज़। ~1ns पढ़ने/लिखने का समय 40nm में 72-बिट शब्द के लिए।
<10ns पढ़ने का समय प्रदर्शित, DRAM प्रदर्शन के करीब। कई ऑपरेशनों के लिए सिंगल साइकिल रीड/राइट।
SbTe नैनोक्लस्टर्स तेज़, समान क्रिस्टल न nucleation को उत्पन्न करते हैं। क्रमबद्ध ब्लॉक्स एरेज़ में समानांतर एक्सेस की अनुमति देते हैं।
सीमित हीटिंग तेज़ तापमान वृद्धि/पतन समय को सक्षम करती है। पाइपलाइन रजिस्टर उच्च क्लॉक स्पीड के लिए महत्वपूर्ण पाथ को तोड़ते हैं।
उच्च प्रतिरोध अनुपात तेज़, विश्वसनीय सेंसिंग को सक्षम करता है। सरल सर्किट्री के कारण पढ़ना लिखने से थोड़ा तेज़।
एरे-स्तर लिखने की लेटेंसी अभी भी DRAM से अधिक है। छोटे 72b शब्द आकार के कारण बड़े ट्रांसफ़र के लिए अधिक ऑपरेशन्स की आवश्यकता होती है।
नॉन-डिस्ट्रक्टिव रीडिंग प्रभावी पढ़ने की लेटेंसी को कम कर सकती है। उच्च क्लॉक स्पीड और उन्नत इंटरफ़ेस छोटे शब्दों को कम करते हैं।

GST467 सुपरलेटरिस PCM 40ns लिखने के समय के साथ नई गति सीमाओं को तोड़ता है—40nm स्केल पर मानक PCM से 10 गुना तेज़। इसके नैनोक्लस्टर्स तेज़, समान क्रिस्टलीकरण को सुविधाजनक बनाते हैं, जबकि सीमित हीटिंग तेज़ तापमान ट्रांज़िशन को संभव बनाती है, जिससे यह अत्यधिक प्रदर्शन स्तर प्राप्त होता है। इसके अलावा, 10ns से कम पढ़ने का समय DRAM के करीब है, जो उच्च प्रतिरोध अनुपात के कारण विश्वसनीय सेंसिंग को सक्षम करता है।

एकल सेल के लिए अत्यधिक तेज़ होने के बावजूद, कम PCM एरे लिखने की लेटेंसी प्राप्त करने के लिए फेज़-चेंज मैकेनिज़्म की अंतर्निहित सीमाओं को पार करना आवश्यक है। उन्नत आर्किटेक्चर और इंटरफ़ेस का उपयोग करके ऑपरेशनों को समानांतर करने से इस बाधा को कम करने में मदद मिलती है। महत्वपूर्ण रूप से, इसके नॉन-डिस्ट्रक्टिव रीड्स लिखने-पीछे ओवरहेड को समाप्त करते हैं, जिससे प्रभावी लेटेंसी घटती है।

UltraRAM अपने SRAM-समतुल्य डिज़ाइन का उपयोग करता है, जिससे 72-बिट शब्दों के लिए आश्चर्यजनक ~1ns एक्सेस समय प्राप्त होता है, कॉम्पैक्ट बिटसेल एरेज़ और उन्नत सर्किट्री के कारण। क्रमबद्ध ब्लॉकों में समानांतर एक्सेस लेटेंसी प्रभाव को न्यूनतम करता है, पाइपलाइन रजिस्टरों की सहायता से। जबकि इसकी संकीर्ण शब्द चौड़ाई बड़े ट्रांसफ़र के लिए अधिक ऑपरेशनों की आवश्यकता रखती है, उच्च क्लॉक स्पीड और उन्नत इंटरफ़ेस इसे संतुलित करते हैं। कुल मिलाकर, UltraRAM असाधारण प्रदर्शन प्रदान करता है, पारंपरिक SRAM के बराबर।

स्थायित्व और रिटेंशन

स्थायित्व और रिटेंशन डेटा की विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण हैं, विशेष रूप से नॉन-वोलैटाइल स्टोरेज में। इन मीट्रिक की तुलना विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्तता को उजागर करती है, जैसे कोड स्टोरेज से डेटाबेस कैशिंग तक।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: स्थायित्व और रिटेंशन

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
40nm डिवाइसों में 2×10^8 से अधिक लिखने चक्र प्रदर्शित। दीर्घकालिक रिटेंशन के लिए डिज़ाइन नहीं – वोलैटाइल SRAM तकनीक।
सुपरलेटरिस संरचना दोषों को न्यूनतम करती है और तनाव को समान रूप से वितरित करती है। “शैडो स्टोरेज” एम्बेडेड NVM का उपयोग करके अल्पकालिक बैकअप प्रदान करता है।
85°C पर 10^5 घंटे से अधिक रिटेंशन, लगभग 10 साल का अनुमान। बैकअप समय शैडो NVM (जैसे ReRAM) की स्थायित्व द्वारा सीमित है।
नियमित लेयर लंबी अवधि में डिफ्यूज़न/सेग्रेगेशन को रोकते हैं। स्थायित्व >10^15 चक्र, ट्रांज़िस्टर पहनने से सीमित।
उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान अमॉर्फस फेज़ स्थिरता को सुधारता है। SRAM सेल्स लॉजिक ट्रांज़िस्टर्स की तुलना में कम तनाव के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
लंबी समयावधि में परमाणु पुनर्व्यवस्था द्वारा मूल रूप से सीमित। आसपास के लॉजिक की तुलना में बहुत अधिक लिखने ट्रैफ़िक की अनुमति देता है।
त्रुटि सुधार प्रभावी रिटेंशन समय को और बढ़ा सकता है। डेटा आर्काइविंग के लिए नहीं, लेकिन सक्रिय उपयोग के लिए मजबूत है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM असाधारण स्थायित्व दर्शाता है, 40nm डिवाइसों में 2×10^8 लिखने चक्रों से अधिक, जो पारम्परिक PCM की तुलना में काफी सुधार है। इसकी अनोखी सुपरलेटरिस संरचना दोषों को न्यूनतम करती है जबकि तनाव को समान रूप से वितरित करती है, जिससे यह मजबूती बढ़ती है। डेटा रिटेंशन भी प्रभावशाली है, 85°C पर 10^5 घंटे की क्षमता प्रदर्शित, जो कमरे के तापमान पर दस साल से अधिक का अनुमान देता है।

UltraRAM, एक वोलैटाइल SRAM तकनीक होने के नाते, दीर्घकालिक, नॉन-वोलैटाइल स्टोरेज के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। हालांकि, यह नवाचारी रूप से एम्बेडेड नॉन-वोलैटाइल मेमोरी जैसे ReRAM का उपयोग करके “शैडो स्टोरेज” को एकीकृत करता है, जिससे पावर फेल्योर के दौरान अल्पकालिक डेटा बैकअप मिलता है। इसकी वास्तविक शक्ति 10^15 लिखने चक्रों से अधिक असाधारण स्थायित्व में है, जो केवल ट्रांज़िस्टर पहनने के तंत्र द्वारा सीमित है। कम तनाव के लिए अनुकूलित, UltraRAM सेल्स आसपास के लॉजिक घटकों की तुलना में बहुत अधिक लिखने ट्रैफ़िक सहन कर सकते हैं।

हालांकि आर्काइव स्टोरेज के लिए नहीं बनाया गया है, दोनों तकनीकें अपने लक्षित अनुप्रयोग क्षेत्रों के अनुसार आकर्षक स्थायित्व और रिटेंशन विशेषताएँ प्रदर्शित करती हैं – GST467 PCM नॉन-वोलैटाइल स्टोरेज के लिए और UltraRAM विश्वसनीय सक्रिय इन-मेमोरी कंप्यूटिंग के लिए।

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त्रुटि सुधार

त्रुटि सुधार किसी भी मेमोरी तकनीक के जीवनकाल में डेटा अखंडता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। GST467 सुपरलेटरिस PCM आसानी से स्थापित ECC योजनाओं जैसे हैमिंग और BCH कोड का उपयोग कर सकता है। हालांकि, इसे असममित “स्टक-एट” त्रुटियों को लिखें-सत्यापित-लिखें या उन्नत स्टक-एट-आवेर ECC एल्गोरिदम जैसी तकनीकों के माध्यम से ध्यान में रखना चाहिए, जो जटिलता और ओवरहेड के बीच ट्रेडऑफ़ करते हैं।

UltraRAM के लिए, एक प्रमुख लाभ इसका समान ECC इंजनों और IP के साथ सहज एकीकरण है, जो आसपास के CMOS लॉजिक और SRAM की भी सुरक्षा करता है। अपनी अंतर्निहित SRAM-समतुल्य विश्वसनीयता के कारण, UltraRAM को कम बार ECC हस्तक्षेप की आवश्यकता हो सकती है। हालांकि, इसके 72-बिट डेटा पाथ में मल्टी-बिट त्रुटियों को प्रबंधित करने के लिए सावधानीपूर्वक ECC डिज़ाइन आवश्यक है। हायरार्किकल और इंटरलीव्ड ECC जैसी तकनीकों का उपयोग ओवरहेड को कम कर सकता है जबकि मजबूत सुधार क्षमताओं को बनाए रखता है।

अंततः, व्यापक त्रुटि सुधार को लागू करना दोनों मेमोरी तकनीकों के विश्वसनीय दीर्घकालिक संचालन के लिए अनिवार्य है, चाहे उनकी आर्किटेक्चर और त्रुटि प्रोफ़ाइल अलग हों। इष्टतम ECC कार्यान्वयन पहचान शक्ति, क्षेत्र लागत, और प्रदर्शन प्रभाव को संतुलित करता है।

डाई-परिवर्तन और ड्रिफ्ट

डाई-परिवर्तन और ड्रिफ्ट नॉन-वोलैटाइल मेमोरी, जिसमें नवीन सुपरलेटरिस PCM तकनीकें शामिल हैं, के लिए विश्वसनीयता चुनौतियाँ प्रस्तुत करते हैं। इस तकनीक की अत्यधिक क्रमबद्ध नैनोस्ट्रक्चर पारम्परिक PCM की तुलना में सेल-से-सेल परिवर्तन को न्यूनतम करती है, स्थिर सुपरलेटरिस लेयर और उच्च क्रिस्टलीकरण तापमान के कारण, जो स्वाभाविक रूप से समय के साथ प्रतिरोध ड्रिफ्ट को कम करता है।

फिर भी, इन चुनौतियों का मुकाबला करने के लिए, एडैप्टिव लिखना/MLC प्रोग्रामिंग, ड्रिफ्ट कम्पेंसेशन एल्गोरिदम, और मजबूत त्रुटि सुधार जैसी तकनीकों का उपयोग आवश्यक है। ये सर्किट-स्तरीय दृष्टिकोण स्विचिंग वोल्टेज और प्रतिरोध स्तर में शेष परिवर्तन को संतुलित करते हैं। निगरानी और समायोजन के माध्यम से सूक्ष्म प्रबंधन के द्वारा, एक सामंजस्यपूर्ण दृष्टिकोण निरंतर दीर्घकालिक संचालन और प्रदर्शन सुनिश्चित करता है।

CMOS-आधारित UltraRAM के लिए स्थापित परिवर्तन-आधारित डिज़ाइन पद्धतियाँ पहले से ही उपयोग में हैं। विशेष रूप से, एडैप्टिव बायसिंग, रेडंडेंसी के साथ, ट्रांज़िस्टर मिसमैच के प्रभाव को कम करती है। सावधानीपूर्ण प्रक्रिया अनुकूलन वियर-आउट तंत्रों से परिवर्तन को न्यूनतम करते हैं। साथ ही, सांख्यिकीय सिमुलेशन का उपयोग अपेक्षित स्प्रेड को सहन करने वाले कार्यान्वयन को मार्गदर्शन करने के लिए किया जा रहा है। कुल मिलाकर, ये उपाय निर्माण-समय और संचालन अस्थिरताओं को संबोधित करने वाले प्रमाणित टूलकिट बनाने का मार्ग प्रशस्त करते हैं।

सारांश में, दोनों तकनीकें मूल रूप से आर्किटेक्चरल लाभों को सर्किट तकनीकों के साथ मिलाकर परिवर्तन को प्रबंधित करती हैं। यह दृष्टिकोण ड्रिफ्ट/मिसमैच को संभालने में मदद करता है जबकि वास्तविक दुनिया में मजबूत तैनाती के लिए दीर्घकालिक विश्वसनीयता को बनाए रखता है।

3D एकीकरण संभावनाएँ

3D स्टैकिंग डिवाइसों में सीमित स्थान के साथ मेमोरी घनत्व और बैंडविड्थ को काफी बढ़ा सकती है। इसकी व्यवहार्यता का विश्लेषण भविष्य के उच्च-प्रदर्शन और उच्च-क्षमता सिस्टम आर्किटेक्चर के लिए स्केलेबिलिटी में बेहतर अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: 3D एकीकरण संभावनाएँ

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
एक अत्यधिक समान सुपरलेटरिस संरचना ऊर्ध्वाधर स्टैकिंग को सक्षम करती है। मानक CMOS के साथ संगत, यह 3D मोनोलिथिक इंटीग्रेशन को सक्षम करता है।
ऊर्ध्वाधर इंटरकनेक्ट्स के साथ कई सुपरलेटरिस लेयर। मानक प्रक्रियाओं का उपयोग करके स्टैक्ड डाई या क्रमिक लेयर।
कई एरे को स्टैक करके बहुत अधिक घनत्व सक्षम करता है। CMOS स्केलिंग के साथ अत्यधिक स्केलेबल घनत्व और पावर।
छोटी ऊर्ध्वाधर कनेक्शन लेटेंसी और पावर को कम करती हैं। इन-मेमोरी कंप्यूटिंग के लिए तंग रूप से जुड़े लॉजिक/मेमोरी।
3D पावर घनत्व से थर्मल मैनेजमेंट चुनौतियाँ। 3D स्टैक्स में पावर डिलीवरी, परीक्षण, विश्वसनीयता चुनौतियाँ।
ऊर्ध्वाधर इंटरकनेक्ट यील्ड और विश्वसनीयता महत्वपूर्ण हैं। रेगुलेटर, DVFS, और रेडंडेंसी जैसी तकनीकें 3D व्यवहार्यता के लिए।
64-लेयर 3D PCM एरे पर अग्रणी कार्य प्रदर्शित। बिग डेटा/ML अनुप्रयोगों के लिए अल्ट्रा-हाई क्षमता सक्षम करता है।

GST467 PCM की नवाचारी सुपरलेटरिस संरचना स्वाभाविक रूप से 3D इंटीग्रेशन के लिए ऊर्ध्वाधर स्टैकिंग को सक्षम करती है। कई परमाणु स्तर पर समान लेयरों को TSV जैसी ऊर्ध्वाधर इंटरकनेक्ट्स के माध्यम से जोड़ा जाता है, जिससे कई एरे को स्टैक करके अत्यधिक उच्च घनत्व प्राप्त होता है। हालांकि, इस घनत्व के साथ केंद्रित 3D पावर डिसिपेशन से थर्मल चुनौतियाँ आती हैं।

दूसरी ओर, UltraRAM CMOS संगतता का उपयोग करके सरल 3D इंटीग्रेशन को सक्षम करता है – या तो मोनोलिथिक रूप से क्रमिक लेयर बनाकर या व्यक्तिगत डाई को स्टैक करके। लॉजिक नोड्स के साथ इसकी स्केलेबिलिटी इन-मेमोरी कंप्यूटिंग जैसे अनुप्रयोगों के लिए आदर्श लगातार बढ़ते 3D घनत्व का समर्थन करती है। हालांकि, पावर डिलीवरी, परीक्षण, और रेडंडेंसी को अनुकूलित करना विश्वसनीय 3D UltraRAM संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

जबकि दोनों तकनीकें अनूठे ट्रेडऑफ़ के साथ मजबूत 3D संभावनाएँ दिखाती हैं, इन डिज़ाइनों को अनुकूलित करने के लिए व्यापक शोध आवश्यक है। कहा जाए तो, 64-लेयर GST467 प्रोटोटाइप और पेटाबाइट-स्केल 3D UltraRAM प्रोजेक्शन आशाजनक घनत्व और बैंडविड्थ सुधार दिखाते हैं। 3D निर्माण में महारत हासिल करना इन नवाचारों के वास्तविक उच्च-क्षमता, उच्च-प्रदर्शन वादे के द्वार खोल देगा।

एकीकरण और निर्माण

Memory Chips

अंततः, मौजूदा सेमीकंडक्टर प्रक्रियाओं और डिज़ाइन फ्लो के साथ सहज एकीकरण व्यावसायिक व्यवहार्यता के लिए आवश्यक है। एकीकरण जटिलता पर विचार करने से व्यावहारिक निर्माण अपनाने की चुनौतियों का पता चलता है।

GST467 सुपरलेटरिस PCM बनाम UltraRAM पैरामीटर: एकीकरण और निर्माण

नवीन नैनोकॉम्पोजिट सुपरलेटरिस फेज़-चेंज मेमोरी UltraRAM
मानक थिन-फ़िल्म डिपोज़िशन/पैटर्निंग का उपयोग करके निर्मित। मानक CMOS लॉजिक प्रक्रियाओं के साथ अत्यधिक संगत।
सुपरलेटरिस लेयरों को सटीक मोटाई नियंत्रण की आवश्यकता होती है। परम्परागत 6T SRAM बिटसेल डिज़ाइन पर आधारित।
सुपरलेटरिस क्षति को रोकने के लिए संशोधित एच प्रक्रिया/क्लीन प्रक्रियाएँ। UltraRAM फीचर्स के लिए बिटसेल में छोटे संशोधन।
सुपरलेटरिस एकीकरण के लिए थर्मल बजट प्रबंधन आवश्यक है। लॉजिक ट्रांज़िस्टर्स और इंटरकनेक्ट्स के साथ सहज एकीकरण।
बैरियर लेयर CMOS सामग्री के साथ इंटरडिफ्यूज़न को रोकते हैं। घने बिटसेल्स के लिए 7nm और उससे आगे स्केलिंग चुनौतियाँ।
उच्च-प्रदर्शन, कम-शक्ति डिवाइसों के लिए आशाजनक परिणाम। स्केलिंग के लिए उन्नत पैटर्निंग और FinFET ट्रांज़िस्टर्स का उपयोग करता है।
नवीन 3D एकीकरण और पैकेजिंग भी खोजी जा रही है। नए मोड और पैकेजिंग के लिए कठोर परीक्षण/चरित्रांकन।

नवाचारी GST467 सुपरलेटरिस PCM, मानक डिपोज़िशन और पैटर्निंग प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित, एकीकरण सीमाओं को आगे बढ़ाने के लिए तैयार है। हालांकि, इसकी परमाणु स्तर पर सटीक सुपरलेटरिस लेयरें सख्त मोटाई नियंत्रण की मांग करती हैं।

डैमेज को रोकने के लिए संशोधित एच रसायन उपयोग किए जाते हैं, जबकि थर्मल बजटिंग CMOS को-इंटीग्रेशन के लिए इंटरडिफ्यूज़न के बिना महत्वपूर्ण हो जाता है – बैरियर लेयरों की सहायता से। सुधारात्मक उपाय के रूप में, बैरियर लेयर थर्मल बजटिंग में मदद करती हैं, जो CMOS को-इंटीग्रेशन के लिए आवश्यक है, और यह डैमेज से सुरक्षा भी प्रदान करती हैं।

इसके विपरीत, UltraRAM मानक लॉजिक प्रक्रिया प्रवाह में पारम्परिक 6T SRAM बिटसेल को संशोधित करके सहज रूप से एकीकृत होता है। ऐसे डिज़ाइन बदलाव स्लीप मोड जैसी सुविधाओं को सक्षम करते हैं जबकि ट्रांज़िस्टर्स और इंटरकनेक्ट्स के साथ इंटरफ़ेस करते हैं। फिर भी, 7nm और उससे आगे स्केलिंग के लिए उन्नत पैटर्निंग और नई ट्रांज़िस्टर आर्किटेक्चर की आवश्यकता है। इसलिए, नई कार्यक्षमताओं को चरित्रित करने के लिए व्यापक परीक्षण पद्धतियों और उन्नत पैकेजिंग योजनाओं की आवश्यकता होगी।

समापन

सुपरलेटरिस PCM और UltraRAM दोनों के पास अनूठे मूल्य प्रस्ताव और सीमाएँ हैं, लेकिन सर्वशक्तिमान विजेता, अर्थात् सार्वभौमिक मेमोरी हासिल करने की कोशिश करने के बजाय, सिस्टम आर्किटेक्ट्स को इन विघटनकारी तकनीकों को सामंजस्यपूर्ण रूप से सह-ऑप्टिमाइज़ करना चाहिए।

AMD मूल्य चार्ट

वर्षिक राजस्व $22.68 बिलियन और शुद्ध आय $854 मिलियन के साथ, एडवांस्ड माइक्रो डिवाइसेस Nvidia (NVDA ) जैसे बड़े खिलाड़ियों के प्रभुत्व को चुनौती देने का लक्ष्य रखता है और UltraRAM जैसी नवाचारों के साथ अधिक प्रीमियम श्रेणियों में प्रवेश कर सकता है। Intel (INTC ) ने हालांकि सार्वजनिक रूप से PCM में रुचि दिखाई है, जिससे भविष्य में इसकी प्रासंगिकता बढ़ती है।

संयुक्त राज्य में चिप निर्माण को वापस लाने में मदद करने वाले सिमुलेशन के बारे में जानने के लिए यहाँ क्लिक करें।

(AMD )

गौरव ने 2017 में क्रिप्टोकरेंसी का व्यापार करना शुरू किया और तब से वह क्रिप्टो स्पेस से प्यार करने लगे। उनकी क्रिप्टो में सब कुछ में रुचि ने उन्हें क्रिप्टोकरेंसी और ब्लॉकचेन में विशेषज्ञता वाले लेखक में बदल दिया। जल्द ही उन्हें क्रिप्टो कंपनियों और मीडिया आउटलेट्स के साथ काम करते हुए पाया। वह एक बड़े समय के बैटमैन प्रशंसक भी हैं।