قد تحل التكنولوجيا التي كشفت عنها شركة IBM محل الفلاش وتؤدي إلى تخزين أسرع 100 مرة

ومن بين أمور أخرى، ستسمح شريحة الذاكرة باستخدامها كنظام ذاكرة للهواتف المحمولة والأجهزة المحمولة التي ستكون رخيصة وموثوقة

كشفت شركة IBM عن تقدم كبير على طريق تطوير تقنية جديدة لذاكرات الكمبيوتر، تعرف باسم ذاكرة تغيير الطور (PCM)، والتي ستحقق قفزة للأمام في عالم تكنولوجيا المعلومات والتخزين.

تعتبر تقنية PCM التي طورها الباحثون في مختبر أبحاث IBM في زيوريخ حاليًا البديل الواعد لتقنيات الذاكرة والتخزين الحالية مثل ذاكرة الفلاش وقد تتيح مستويات جديدة من الأداء في السنوات القادمة. إنه ينبئ بإمكانية تخزين البيانات بشكل مستقر وكثيف، بسرعة أعلى 100 مرة وبمستويات من الموثوقية والمتانة أفضل من تلك الخاصة بذاكرة الفلاش المعروفة والشائعة اليوم، بدءًا من أجهزة تخزين واجهة USB إلى أقراص SSD. وبالتالي، على سبيل المثال، فإن تقنية PCM ستجعل من الممكن تشغيل أجهزة الكمبيوتر والخوادم على الفور، مع تحسين أداء أنظمة تكنولوجيا المعلومات بشكل كبير. على عكس ذاكرة الفلاش الموجودة اليوم، والتي يقتصر نشاطها على حوالي 30,000 ألف دورة كتابة ومسح، يمكن لمكونات PCM إجراء 10 ملايين دورة من هذه العمليات قبل تسجيل انخفاض في أدائها.

إن التحسينات الكبيرة التي أجراها علماء IBM على التكنولوجيا تختصر الطريق لتطوير أنظمة ذاكرة أرخص وأسرع وأكثر متانة للأجهزة الاستهلاكية - بما في ذلك الهواتف المحمولة - وكذلك لبيئة التخزين السحابية، والأنظمة عالية الأداء مثل تخزين الشركات الخوادم.

نظرًا لأن المؤسسات والعملاء يعتمدون بشكل متزايد على نماذج الحوسبة السحابية، حيث يتم تخزين معظم المعلومات ومعالجتها في البيئة السحابية، فإن وسائل التخزين ذات الطاقة الأعلى والسعر المعقول مطلوبة، سواء على مستوى الذاكرة الداخلية أو على مستوى الذاكرة. الذاكرة المُدارة حاليًا في أقراص أو شرائح ذاكرة فلاش والأقراص المبنية عليها (SSD).

وتتوقع شركة IBM، كما ذكرنا، أن التكنولوجيا الجديدة ستمكن من تحقيق قفزة للأمام في عالم تكنولوجيا المعلومات والتخزين المؤسسي، بما في ذلك بيئة الحوسبة السحابية، وهو ما من المتوقع أن يتحقق بحلول عام 2016.
تمكن باحثو شركة IBM، لأول مرة، من إثبات أن خلية ذاكرة PCM يمكنها تخزين عدة أجزاء من المعلومات في كل خلية لفترة طويلة بشكل موثوق. ومن أجل إظهار هذه الموثوقية، طُلب من المطورين في شركة IBM تحسين النقاط الرئيسية في عمليات الكتابة والقراءة في الذاكرة. لقد استخدموا تقنيات ترميز متقدمة، مما جعل من الممكن تقليل حجم مشكلة تغيير أجزاء المعلومات التي تم إنشاؤها بمرور الوقت.

حتى الآن، تمكن الباحثون من تخزين جزء واحد فقط من المعلومات بشكل موثوق في كل خلية ذاكرة PCM. تخزين أكثر من كتلة واحدة، يسبب مشاكل تغير في مستوى المقاومة الكهربائية مع مرور الوقت ويولد اضطرابات في قراءة البيانات.

تعتمد تقنية PCM على مراقبة التغير في مستوى المقاومة الكهربائية للمادة - وهي سبيكة مكونة من عدة مكونات. يمثل التغيير من الحالة البلورية، التي تتميز بمقاومة منخفضة، إلى الحالة غير المتبلورة، والتي تظهر مقاومة عالية - تغييرًا في شريحة واحدة. تتكون خلية الذاكرة PCM من مادة تغيير الطور، والتي يتم وضعها بين القطب العلوي والقطب السفلي. يتم التحكم في تغير الطور عن طريق تمرير تيار بكثافة مختلفة بين هذين القطبين. يؤدي نقل التيار إلى تسخين المادة التي تغير الطور، ويؤدي عبور قيم عتبة محددة لدرجة الحرارة إلى تغير الطور مما يؤدي إلى تغير في المقاومة الكهربائية - والتي يمكن استخدامها لتسجيل بت واحد من المعلومات ( 0 أو 1 إشارة في حالة المقاومة العالية أو المنخفضة).

تحدد شدة التيار المنقول عبر المادة مقدار المادة الموضوعة بين الأقطاب الكهربائية التي ستخضع لتغيير الطور - والذي بدوره سيؤثر بشكل مباشر على مقاومة الخلية بأكملها. ويقدر العلماء أنه بهذه الطريقة سيكون من الممكن تخزين أكثر من كتلة واحدة في كل خلية ذاكرة. في العمل الحالي، استخدم علماء IBM أربعة مستويات مختلفة من المقاومة لتخزين المجموعات 00 و01 و10 و11.

وتعتمد طريقة القياس المتطورة الجديدة، التي طورها الباحثون بغرض القراءة الدقيقة للمعلومات المخزنة في مثل هذه الخلية، على قياس الانحراف المطلوب في قوة الإشارات الكهربائية. الحد الأقصى لمستوى الكمون في عملية الكتابة الجديدة هو 10 ميكروثانية - أسرع بمائة مرة من أكثر الذكريات غير المتطايرة تقدمًا المتوفرة اليوم.
وتشمل الرقائق التي تمكن الباحثون من إنتاجها كجزء من التجربة الحالية، 200 ألف خلية ذاكرة، ويتم إنتاجها بعملية CMOS القياسية في الصناعة، باستخدام تقنية 90 نانومتر. تم تنفيذ إنشاء الشريحة التجريبية بالتعاون بين باحثين وعلماء شركة IBM في زيوريخ، ومهندسين في مصانع IBM في برلنغتون-فيرمونت ويوركتاون، نيويورك. وقد عملت الشريحة التجريبية بنجاح لأكثر من خمسة أشهر متتالية، مما يثبت أن شرائح PCM متعددة البت لكل خلية تخزين قادرة بالفعل على الوصول إلى مستويات الموثوقية المناسبة للتطبيقات العملية.