Трубный зов

Механизм памяти на основе нанотрубок будет значительно эффективнее всех подобных устройств

На днях бостонская компания Nantero выступила с заявлением о разработке плат памяти принципиально нового образца, созданных на основе нанотехнологий. Nantero Inc. активно занимается разработкой новых технологий, в частности, уделяет немалое внимание поиску способов создания энергонезависимой оперативной памяти (RAM) на основе углеродных нанотрубок. В своём выступлении представитель компании объявил о том, что они находятся в шаге от создания плат памяти ёмкостью 10 Гб. В связи с тем, что в основе строения устройства лежат нанотрубки, новую память предлагается называть NRAM (Nonvolatile (энергонезависимая) RAM).

Ликбез в двух словах для тех, кто забыл, что такое нанотрубки. Нанотрубки – это цилиндрические углеродные образования, гигантские молекулы, построенные исключительно из атомов углерода. Фактически, это ещё одна аллотропная форма углерода, подобно алмазу и графиту. Открыты в 1991. Характеризуются целым рядом уникальных свойств: высокой прочностью (на порядок выше стали), а также целым спектром самых неожиданных электрических, магнитных, оптических особенностей (в частности, в зависимости от строения, могут быть проводниками или полупроводниками).

Однако, вернёмся к NRAM. Конкретные особенности технологии неизвестны, каких-либо рабочих прототипов компанией также не было представлено. Исходя из имеющихся данных, принцип строения предлагаемой нанопамяти следующий: плата состоит из двух кремниевых подложек, на одну из которых (условно – верхнюю) упорядоченным образом нанесены проводящие нанотрубки из углерода. Расстояние от концов трубок до поверхности противоположной (нижней) подложки – около 100 нм. Площадь, на которой распределены нанотрубки и иные подробности строения пока неизвестны. Электрический заряд небольшой силы, возникающий на нижней подложке, притягивает к последней группу нанотрубок, расположенных над ней. Далее притянутые нанотрубки удерживаются в таком состоянии под действием сил Ван-дер-Ваальса до появления следующего электрического заряда. Благодаря такому устройству свисающие нанотрубки могут играть роль битов памяти: "поднятое" состояние – "0", "опущенное" – "1". Благодаря тому, что в каждом отдельном переходе между указанными состояниями участвует, как сообщает компания, целая группа трубок ("несколько десятков"), создаётся избыточность, что страхует систему от случайных потерь информации.

Утверждается, что малое расстояние между соседними подложками вместе с ничтожными размерами нанотрубок позволяют достичь скоростей записи-чтения порядка половины наносекунды. Напомню, что скорость лучших современных RAM'ов достигает максимально 10 нс.

Многое, тем не менее, остаётся неясным, в частности механизм считывания положения нанотрубок относительно нижней подложки, как именно происходит целенаправленное намагничивание определённого участка подложки, насколько долговечной будет такая система и многое другое.

Весьма важным аргументом Nantero является то, что, по их утверждению, для создания плат указанной конструкции не требуется принципиально нового типа производственного оборудования, и NRAM может производиться с использованием несколько модифицированных технологий, используемых в современной индустрии микрочипов.

Попытки создания запоминающих устройств с применением нанотехнологий не новы, да и принцип строения платы, предлагаемой Nantero, также, судя по всему, уже рассматривался, однако другие компании, пытавшиеся реализовать эту задачу, сталкивались со сложной проблемой: каким образом добиться строго правильного расположения нанотрубок на (верхней) подложке? Традиционным ответом было выращивать все нанотрубки в нужном месте и необходимом направлении. Успех Nantero в том, что они пошли иным путём: сперва вся поверхность кремниевой подложки покрывается тонким слоем нанотрубок, а после этого те из них, которые являются лишними, "выжигаются" электронным пучком посредством литографии. "Этот процесс, - сообщает Томас Руекес (Thomas Rueckes), ведущий научный специалист Nantero и один из её основателей, - уже сейчас позволяет создавать 10 – гигабитные носители, однако их размер и ёмкость могут быть легко увеличены, поскольку на данный момент основным фактором, который ограничивает их размер, является разрешение литографических установок".

Согласно подсчётам компании, общая прибыль от реализации NRAM, которая, при условии своего удачного создания, является потенциальной заменой всем используемым запоминающим устройствам, составляет около 100 млрд. долларов ежегодно (!).

По утверждению компании, NRAM будет иметь значительные преимущества по сравнению с другими видами памяти: будет "значительно быстрее и плотнее по записи, чем DRAM, потреблять меньше энергии, чем Flash и DRAM, а также будет обладать высокой стойкостью к воздействию температуры и магнитных полей". Грэг Щмёргель (Greg Schmergel), глава компании и один из её основателей, выразил надежду, что за несколько лет инженерам Nantero удастся добиться плотности записи, в 1000 раз превышающую сегодняшние RAM, а также скорости считывания, большей в 100 раз.

По некоторым данным, Nantero намерена выйти на рынок со своей нанопамятью уже через 12 месяцев, и сообщает, что сможет производить её в достаточно высоких количествах.