Исследователи компании IBM сообщили о значительном прорыве при разработке перспективных типов энергонезависимой памяти. Так, на ежегодном тематическом форуме IEEE International Memory Workshop в Париже группа из цюрихского центра исследований показала полностью рабочий прототип памяти на основе изменения фазового состояния вещества, которая может хранить в каждой ячейке по три бита данных.

Опытный чип выпущен с использованием 90-нм КМОП техпроцесса в виде массива ёмкостью 32 Мбит. По уверениям разработчиков, трёхбитовая память PCM может выдерживать до 10 млн. циклов перезаписи, тогда как современная память NAND-флэш рассчитана на 3000 циклов стирания/записи. По быстродействию память PCM приближается к скорости работы оперативной памяти, что делает её кандидатом на единую универсальную память в будущем. Пока же в IBM рассчитывают увидеть микросхемы PCM в виде массивов для SSD и в качестве буферной памяти для SSD на базе NAND-флэш.

Память типа PCM в коммерческих объёмах выпускается около десяти лет. Тем не менее, она не получила широкого распространения. Главная её проблема — это низкая плотность записи. Создание трёхбитовой ячейки PCM в значительной мере решает эту проблему. Компании Intel и Micron, как известно, решили проблему низкой плотности PCM иным путём — они представили многослойную 3D-структуру в виде памяти 3D XPoint. Трёхбитовая ячейка решает эту проблему проще и с меньшими затратами. Как ни крути, а однослойная структура проще и надёжнее, чем многослойная. К тому же, уровень брака при создании многослойных структур намного выше, чем при создании однослойных. К сожалению, IBM лишилась собственных заводов, поэтому память 3D XPoint Intel/Micron уже близка к появлению на рынке, а когда на нём появится трёхбитовая PCM IBM остаётся только гадать.

Напомним, ячейка памяти PCM работает на том же принципе, что и перезаписываемый оптический диск, только вместо лазера в ячейке нагрев вещества происходит с помощью достаточно высоких токов. От приложенной силы тока будет зависеть объём переведённого в ячейке вещества из аморфного состояния (высокое сопротивление) в кристаллическое (низкое сопротивление). Чтение — определение сопротивления ячейки — происходит малыми токами. Для записи трёх бит в ячейку требуется записать сложный 8-уровневый сигнал.

Для надёжной записи и считывания этого сигнала компании IBM пришлось сочетать два подхода. Во-первых, разработать опорный сигнал или метрику для определения уровня записи в ячейку. Во-вторых, использовать специальные методы программирования уровней записи. Дело в том, что со временем уровень записи в ячейке плывёт. Дрейф также зависит от температуры. По словам IBM, компания смогла решить проблему ошибок, связанных с дрейфом сопротивления ячейки. Впрочем, о начале коммерческого старта технологии снова молчок.