Найден алгоритм, который сделает ферроэлектрическую память менее "забывчивой"

МОСКВА, 29 апреля. /ТАСС/. Исследователи из России разработали алгоритм, позволяющий значительно уменьшить риск потери данных в инновационных "флешках" на базе ферроэлектриков за счет более точного предсказания того, как по мере эксплуатации этих устройств будут меняться напряжения, при которых происходит перезапись или удаление информации в данных ячейках памяти. Об этом сообщила пресс-служба МФТИ.

"Данные напряжения изменяются в течение всего срока службы ячейки памяти, и сбой чтения может произойти на последующих этапах. В этой работе мы предлагаем предсказательную модель для расчета изменения напряжений при любом сценарии работы ячейки памяти", - пояснила заведующая лабораторией перспективных концепций хранения данных МФТИ (Долгопрудный) Анастасия Чуприк, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Так называемые ферроэлектрики (или сегнетоэлектрики) представляют собой вещества, в которых электроны часто бывают распределены неравномерно, причем положением этих частиц можно управлять при помощи электрических полей. Это позволяет использовать их в качестве основы для энергонезависимой памяти, где данные хранятся в виде "кучек" электронов. Такая память сочетает в себе скорость работы оперативной памяти и емкость и энергонезависимость флэш-памяти, однако пока ее использование ограничено из-за малых сроков хранения данных.

Эта проблема проявляется в том, что так называемые коэрцитивные напряжения, связанные с очисткой и перезаписью ячеек ферроэлектрической памяти, достаточно сильно меняются с течением времени. Это особенно активно происходит при длительном хранении информации, и в таких ситуациях данное напряжение иногда может стать выше, чем рабочее напряжение микросхемы. В результате этого при чтении данных происходит сбой, что приводит к потере информации.

Для предотвращения подобного сценария российские ученые создали математическую модель, которая позволяет предугадать то, как будут меняться коэрцитивные напряжения с течением времени. Она учитывает в себе все важные физические свойства ферроэлектрических материалов, характер их взаимодействий с металлическими электродами и то, как на их свойства влияют сложные циклы перезаписи, удаления и чтения данных, колебания температуры окружающей среды и прочие факторы.

Для проверки работы этой модели исследователи сравнили результаты проведенных при ее помощи вычислений с данными опытов, в рамках которых физики изучили перемены в коэрцитивном напряжении "флешки" на базе пленки из оксидов циркония и гафния. Расчетные и экспериментальные данные совпали друг с другом, что позволяет использовать разработку Чуприк и ее коллег как для оценки свойств разрабатываемых материалов для ферроэлектрической памяти, так и при проектировании долговечных ячеек памяти на базе уже существующих ферроэлектриков.