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NEWS ULTRARAM™

Liupen

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Visto che è stato rilanciato questo studio dello scorso anno, riaccendendo un po di curiosità, merita un articolo :rauch10:

ULTRARAM è il nome di una memoria universale sviluppata dai fisici della Lancaster University (anche se è uno studio ideato in USA) che vuole fondere tutti i vantaggi (e nessuno svantaggio) delle odierne DRAM e NAND in un’unica soluzione.
I nuovi chip sarebbero in grado di assicurare le prestazioni delle DRAM, in modo 100 volte più efficiente, e con l’ulteriore vantaggio della non volatilità, tipica delle NAND.
Questa tecnologia potrebbe cambiare il modo in cui oggi funzionano i computer, gli smartphone e molti altri oggetti tecnologici di uso quotidiano.

Pensate al vostro PC in cui lo storage non sarebbe più il collo di bottiglia, ricevendo e scrivendo dati in SSD alla velocità delle attuali RAM.
L'unico limite diventerebbe la velocità di elaborazione, ed anche li i passi avanti stanno diventando notevoli.

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ULTRARAM: A Low-Energy, High-Endurance, Compound-Semiconductor Memory on Silicon
Peter D. Hodgson, Dominic Lane, Peter J. Carrington, Evangelia Delli, Richard Beanland, and Manus Hayne

https://eprints.lancs.ac.uk/id/eprint/164465/1/Hodgson_Adv_Elect_Materials_2101103_2022_.pdf


E' vero, proprio come detto dai ragazzi Prodigeek, questo studio sarebbe passato come molti altri dello stesso tipo in sordina se non fosse per l'ottima promozione che la Lancaster University è riuscita a creare intorno a questo studio, primo fra tutti un nome molto accattivante:
UTRA...
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RAM!!



Come accennato si vuole creare una RAM con proprietà di memoria non-volatile, cioè che al cessare dell'energia, mantenga i dati.
Questo vuol dire realizzare delle memorie da storage molto più veloci di quelle attuali.

Lo studio non si limita però alla velocità, ma anche a porre rimedio ad una caratteristica perdente delle attuali Nand Flash, ovvero la loro durata.
Lo studio delle ULTRARAM con dei test (per ora limitati a dati di sperimentazione e non su prodotti industriali), ha evidenziato una durata di queste celle, almeno 10 volte maggiore di quelle attuali.
Non è abbastanza in realtà, ma comunque un miglioramento della tecnologia attuale.

Infine, i più recenti risultati, sono stati condotti utilizzando come base le stesse lastre di silicio delle nand (oltre a materiali molto più costosi), avvicinandosi alla concreta realizzazione a costi più contenuti, ottenendo comunque risultati ottimi.
Questo fa ovviamente molto sperare in una produzione reale.

Per utilizzare questo tipo di celle (molto simili poi alle attuali NAND), occorrerà comunque creare nuovi socket e un nuovo modo di elaborare i dati.
Il passaggio generazionale, sarà comunque "epocale".



Vediamo nel dettaglio in cosa consiste la cella creata e come funziona:

Nel loro ultimo lavoro, pubblicato su IEEE Transactions on Electron Devices, i ricercatori hanno integrato per la prima volta dispositivi ULTRARAM in piccoli array (4-bit), come accennato sopra, utilizzando come base il silicio.
Ciò ha permesso loro di verificare sperimentalmente una nuova architettura di memoria, in attesa di brevetto, che costituirebbe la base dei futuri chip di memoria ULTRARAM.


La cella base (per ora la possiamo considerare simile ad una NAND SLC) utilizza la fisica del tunneling risonante.

Il tunneling risonante quantistico, serve a implementare una tipologia di cella con transizione di elettroni in un tunnel creato da un substrato e un apposito strato di ossido molto simile alla NAND attuale (detto Floating Gate).
Il tunneling risonante quantistico si comporta come una barriera che a comando può diventate opaca (o impermeabile) o trasparente (o permeabile) agli elettroni, che però si muovono sfruttando non un movimento ma un principio quantistico di transizione simile ad una goccia di acqua assorbita per capillarità da una parete porosa. Questo tipo di penetrazione è di diversi ordini più veloce che non il (si fa per dire) classico spostamento di elettroni dal substrato al gate flottante (tipo corrente elettrica).
La barriera, che si comporta come un materiale dielettrico, è la genialata dietro questa nuova cella che altrimenti funziona come una normale cella nand. E' un velo a tripla barriera (TBRT) formata da eterogiunzioni InAs/AlSb, utilizzando l'Arseniuro di gallio.

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Questo principio, spiegato dalla fisica quantistica, permette l'utilizzo di cariche elettriche molto più basse che non quelle utilizzate per le nand flash (che nell'esempio sopra devono superare il dislivello utilizzando più forza...), e ciò vuol dire un quantitativo di elettroni spostati dal substrato di semiconduttore, di un ordine inferiore, che a sua volta vuol dire meno consumo di cella e quindi più durata della cella stessa.

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In alto possiamo vedere un array di celle 2x2 ed in basso una sezione disegnata ed una sezione al microscopio elettronico.
Gli spessori degli strati che compongono la cella variano da 1 a 3 nanometri.

Per il resto funziona come una normale cella nand FG: l'assenza di elettroni (tripla barriera opaca) permette al flusso di energia di lettura di passare senza impedimenti dando il segnale "I", mentre a barriera trasparente gli elettroni raggiungono il gate flottante e la corrente di lettura, incontrando impedimenti, segna un valore "0".
Al cessare dell'energia - a ssd non alimentato - la tripla barriera si comporta come impermeabile quindi gli elettroni o rimangono sotto (nel substrato) o rimangono confinati tra barriera e floating gate. Questo vuol dire che le celle mantengono i valori memorizzati
 

Blume

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Mamma Ultra Man...
eccolo all'opera col suo colpo modello Miracle Blade....la mano a lama
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:asd
 

Liupen

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Zultan

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scusi prooooffffff ho una domanda:

ma si consumano come gli ssd e poi le devi buttare?? perché in caso non mi sembra una genialata.

la ram non sará ultra ma almeno é eterna, diciamo
 

Liupen

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scusi prooooffffff ho una domanda:

ma si consumano come gli ssd e poi le devi buttare?? perché in caso non mi sembra una genialata.

la ram non sará ultra ma almeno é eterna, diciamo
Si, sono basate sempre sul principio della cella che perde progressivamente elettroni, non come le optane che erano l'alternativa infinita a cambio di fase.

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1.000.000 di cicli di programmazione

di per se sono tanti, ma non vanno confrontati con i 1000 delle QLC e neanche con le 10.000 delle MLC, ma con le 100.000 delle SLC
purtroppo - penso - saranno realmente almeno la metà di quel milione, visto che queste sono celle sperimentali... rimangono molti di più degli attuali e noi sappiamo che quà, al cambio di socket, butteremo nel cassetto molti ssd ancora con 96% di vita! :asd

A parte questo discorso, si parla di un ssd da usarsi come ram, ma forse è impossibile la tecnologia contraria.
La RAM è la tecnologia sopraffina e piu semplice, per come è fatta, costerebbe 2 reni e mezzo fare dispositivi da 1 -2 o anche 8 TB, anche mettendo che si riesca ad impedire che si scarichino allo spegnimento del pc.
 

Zultan

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Si, sono basate sempre sul principio della cella che perde progressivamente elettroni, non come le optane che erano l'alternativa infinita a cambio di fase.

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1.000.000 di cicli di programmazione

di per se sono tanti, ma non vanno confrontati con i 1000 delle QLC e neanche con le 10.000 delle MLC, ma con le 100.000 delle SLC
purtroppo - penso - saranno realmente almeno la metà di quel milione, visto che queste sono celle sperimentali... rimangono molti di più degli attuali e noi sappiamo che quà, al cambio di socket, butteremo nel cassetto molti ssd ancora con 96% di vita! :asd

A parte questo discorso, si parla di un ssd da usarsi come ram, ma forse è impossibile la tecnologia contraria.
La RAM è la tecnologia sopraffina e piu semplice, per come è fatta, costerebbe 2 reni e mezzo fare dispositivi da 1 -2 o anche 8 TB, anche mettendo che si riesca ad impedire che si scarichino allo spegnimento del pc.
capito. mah lo scaricamento della ram é anche relativo. basta sospendere il pc.

il problema é che costa. la mia mobo se aggiorno il firmware mi passa a supportare 128gb di ram... solo che ti partono 1000€ solo di ram :bonk
 

Liupen

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capito. mah lo scaricamento della ram é anche relativo. basta sospendere il pc.

il problema é che costa. la mia mobo se aggiorno il firmware mi passa a supportare 128gb di ram... solo che ti partono 1000€ solo di ram :bonk
quando sospendi però non togli energia, la fai andare al minimo... appunto per il refresh continuo della memoria ram
 
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Guest
sui prototipi si ha una stima di 1000 anni ....bastano ?
107 cicli program/erase senza problemi
correggo:
il 107 non è 107 , ma 10 alla 7, scusate, Cioè 10 alla 7 cicli program/erase senza problemi.

@Liupen
''A parte questo discorso, si parla di un ssd da usarsi come ram, ma forse è impossibile la tecnologia contraria.''

In teoria integrare nello stesso wafer sia RAM che SSD porterebbe BUS che trasportano dati SSD/RAM con un efficienza molto molto molto (vedi Masterchef) superiore a quella attuale....credo
 

Liupen

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correggo:
il 107 non è 107 , ma 10 alla 7, scusate, Cioè 10 alla 7 cicli program/erase senza problemi.

@Liupen
''A parte questo discorso, si parla di un ssd da usarsi come ram, ma forse è impossibile la tecnologia contraria.''

In teoria integrare nello stesso wafer sia RAM che SSD porterebbe BUS che trasportano dati SSD/RAM con un efficienza molto molto molto (vedi Masterchef) superiore a quella attuale....credo
Assolutamente e se poi si riuscisse a creare una memoria veloce quanto e più della RAM...bingo!
Via tutti i bridge e piste da e per la ram, un collo di bottiglia in meno,

La mia frase era un "a livello tecnico-costruttivo"
Ultaram è un ssd che funge da ram piuttosto che una ram che funge anche da storage.
La ram (SDRAM) i banchetti, lavorano caricando/scaricando a cicli i dati con un refresh continuo secondo le frequenze che gli vengono date...con ultraram si ritorna al concetto di ram asincrona
 

Black

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Non lo so, ancora non mi convince. Non mi convince più per una questione economica, di soldi, ho paura che venga a costare tanto, anche perché da quel che ho capito non viene utilizzato solo il silicio, è un composto di III-V (citando l'IEEE: "ULTRARAM 1 is a novel, III−V compound semiconductor memory that utilizes the unusual band offsets of the 6.1-Å semiconductor family (InAs, AlSb, and GaSb)").

Se ci riflettiamo un attimo, però, abbiamo già visto progetti DRAM + NAND (non è proprio così ora ma come dici tu Liupen è più "un ssd che funge da ram piuttosto che una ram che funge anche da storage."): le AI-NAND. Risultato? Mai prese seriamente in considerazione per i troppi problemi.
Ovviamente AI-NAND e UltraRAM sono due cose completamente diverse, però dico che bisogna ancora aspettare un po' per vedere se effettivamente sostituirà le NAND o no.

Ah, P.S.: ci sono anche altre memorie pensate per i futuri SSD/drive basati su NAND: X-NAND, MRAM, ReRAM, ecc. (aggiungere anche le Z-NAND, 3D XPoint e XL-Flash - cioè le SLC 3D - ma non si presenteranno mai nel mercato consumer).
 
G

guest

Guest
Non lo so, ancora non mi convince. Non mi convince più per una questione economica, di soldi, ho paura che venga a costare tanto
Beh..non so se ti ricordi, molti anni fa. le prime schedine PCI con sopra 128 MB di RAM non volatile, costavano quanto tutto l'intero PC quasi :cool:
 
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