रेसट्रैक मेमोरी

From Vigyanwiki
कंप्यूटर मेमोरी और डेटा स्टोरेज प्रकार
सामान्य
वाष्पशील
रैम
ऐतिहासिक
गैर-वाष्पशील
रोम
NVRAM
प्रारंभिक-चरण NVRAM
एनालॉग रिकॉर्डिंग
ऑप्टिकल
विकास में
ऐतिहासिक

रेसट्रैक मेमोरी या डोमेन-वॉल मेमोरी (DWM) भौतिक विज्ञानी स्टुअर्ट पार्किन के नेतृत्व में एक टीम द्वारा आईबीएम के अल्माडेन रिसर्च सेंटर में विकास के तहत एक प्रयोगात्मक गैर-वाष्पशील मेमोरी डिवाइस है।[1]2008 के प्रारंभ में, एक 3-बिट संस्करण का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया था। यदि इसे सफलतापूर्वक विकसित किया जाना था, तो रेसट्रैक मेमोरी तुलनीय ठोस-अवस्था मेमोरी उपकरणों जैसे फ्लैश मेमोरी के सापेक्ष में अधिक संग्रहण घनत्व प्रदान करेगी।

विवरण

रेसट्रैक मेमोरी लगभग 200 एनएम के आर-पार और 100 एनएम मोटे नैनोस्कोपिक परमैलॉय तार के साथ चुंबकीय डोमेन को स्थानांतरित करने के लिए एक स्पिन (भौतिकी)-संगत विद्युत प्रवाह का उपयोग करती है। जैसे ही तार के माध्यम से करंट पास किया जाता है, डोमेन तार के पास स्थित चुंबकीय रीड/राइट हेड्स से गुजरते है जो डोमेन को बिट्स के रूप मे अभिलेख करने के लिए बदल देते हैं। एक रेसट्रैक मेमोरी डिवाइस ऐसे कई तारों और रीड/राइट वाले तत्वों से बना होता है। जो सामान्य परिचालन अवधारणा में, रेसट्रैक मेमोरी 1960 और 1970 के दशक की पिछली बुलबुला स्मृति के समान है। विलंब-रेखा स्मृति, जैसे कि 1940 और 1950 के दशक की पारा विलंब रेखाएँ, समान तकनीक का अभी भी पहले का रूप है, जैसा कि यूनीवैक और एडसैक कंप्यूटरों में उपयोग किया जाता है। बबल मेमोरी की तरह, रेसट्रैक मेमोरी एक सब्सट्रेट और पिछले पढ़ने/लिखने वाले तत्वों के माध्यम से चुंबकीय डोमेन के अनुक्रम को आगे बढ़ाने के लिए विद्युत धाराओं का उपयोग करती है। स्पेक्ट्रनिक चुंबकत्व सेंसर के विकास के आधार पर चुंबकीय पहचान क्षमताओं में सुधार, और बहुत अधिक बिट घनत्व प्रदान करने के लिए बहुत छोटे चुंबकीय डोमेन के उपयोग की अनुमति देता है।

रेसट्रैक मेमोरी में तारों को लगभग 50 नैनोमीटर के आकार तक घटाया जा सकता है,जो उत्पादन में, यह अपेक्षित था रेसट्रैक मेमोरी के लिए दो व्यवस्थाओं पर विचार किया गया। सबसे सरल एक ग्रिड में व्यवस्थित फ्लैट तारों की एक श्रृंखला थी जिसमें पढ़ने और लिखने वाले शीर्ष पास में व्यवस्थित थे। एक अधिक व्यापक रूप से अध्ययन की गई व्यवस्था में यू-आकार के तारों को एक अंतर्निहित सब्सट्रेट पर रीड/राइट हेड्स के ग्रिड पर लंबवत रूप से व्यवस्थित किया गया है। यह तारों को इसके 2डी क्षेत्र को बढ़ाए बिना अधिक लंबा होने की अनुमति देता है, हालांकि अलग-अलग डोमेन को तारों के साथ आगे ले जाने की आवश्यकता होती है इससे पहले कि वे रीड/राइट हेड्स तक पहुंचते हैं, परिणाम धीमे यादृच्छिक अभिगम समय में होते हैं। दोनों व्यवस्थाओं ने समान थ्रूपुट प्रदर्शन की पेशकश की। निर्माण के मामले में प्राथमिक चिंता व्यावहारिक थी; बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए तीन आयामी ऊर्ध्वाधर व्यवस्था संभव होगी या नहीं।

अन्य मेमोरी उपकरणों की तुलना

रेसट्रैक मेमोरी, 2008 के अनुमानों केअनुसार यादृच्छिक बिट को पढ़ने या लिखने के लिए 20-32 एनएस के क्रम में प्रदर्शन प्रदान करेगी। यह हार्ड डिस्क ड्राइव के लिए लगभग 10,000,000 एनएस या पारंपरिक डीआरएएम के लिए 20-30 एनएस के सापेक्ष में है।

रेसट्रैक मेमोरी एक ऐसी तकनीक है जो कि डीआरएम और फ्लैश जैसी पारंपरिक मेमोरी को बदलने के लिए विकसित की गई है, और संभवतः एक विस्तृत रूप से उपयोगी मेमोरी डिवाइस के रूप में लागू होने की क्षमता रखती है। अन्य उम्मीदवारों में मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी (एमआरएम), फेज-चेंज मेमोरी (पीसीआरएम) और फेरोइलेक्ट्रिक रैंडम एक्सेस मेमोरी(फेरेम) सम्मिलित हैं। इनमें से अधिकतर तकनीकों में फ्लैश मेमोरी जैसी घनत्व प्रदान की जाती है, जिसके बाद महत्वपूर्ण लिखित-पुनरावृत्ति की सीमाएं होती हैं। स्थिति -एमआरएम उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करता है, लेकिन इसमें एक बड़ी 25-40 F² सेल आकार की आवश्यकता होती है। इसे एक एसआरएम की जगह उपयोग किया जा सकता है,परंतु मास्टरेज स्टोरेज डिवाइस के रूप में नहीं। पीसीआरएम से सबसे उच्च घनत्व प्रदान किया जाता है, जिसमें कक्ष का आकार लगभग 5 होता हैं ।

ज्यादातर मामलों में, मेमोरी डिवाइस किसी भी स्थान पर एक बिट स्टोर करते हैं, इसलिए उनकी तुलना आमतौर पर सेल आकार, एक बिट को स्टोर करने वाले सेल के संदर्भ में की जाती है। सेल आकार स्वयं एफ² की इकाइयों में दिया जाता है, जहां एफ सुविधा आकार डिजाइन नियम जांच है, जो आम तौर पर धातु रेखा की चौड़ाई का प्रतिनिधित्व करता है। फ्लैश और रेसट्रैक दोनों प्रति सेल कई बिट्स स्टोर करते हैं, लेकिन तुलना अभी भी की जा सकती है। उदाहरण के लिए, हार्ड ड्राइव लगभग 650 nm²/bit की सैद्धांतिक सीमा तक पहुँचते हुए दिखाई देते हैं,[2] मुख्य रूप से चुंबकीय सतह के विशिष्ट क्षेत्रों को पढ़ने और लिखने की क्षमता से परिभाषित किया गया है। DRAM का सेल आकार लगभग 6 F² है, SRAM 120 F² पर बहुत कम घना है। NAND फ्लैश मेमोरी वर्तमान में व्यापक उपयोग में गैर-वाष्पशील मेमोरी का सबसे सघन रूप है, जिसमें लगभग 4.5 F² का सेल आकार है, लेकिन 1.5 F² के प्रभावी आकार के लिए प्रति सेल तीन बिट संग्रहीत करता है। प्रभावी 4.75 F² पर NOR फ़्लैश मेमोरी थोड़ी कम घनी होती है, जो 9.5 F² सेल आकार पर 2-बिट संचालन के लिए लेखांकन करती है।[3]वर्टिकल ओरिएंटेशन (यू-आकार) रेसट्रैक में, प्रति सेल लगभग 10-20 बिट संग्रहीत होते हैं, जिसका स्वयं का भौतिक आकार कम से कम लगभग 20 F² होगा। इसके अलावा, ट्रैक पर अलग-अलग स्थानों पर बिट्स को पढ़ने/लिखने वाले सेंसर द्वारा एक्सेस करने में अलग-अलग समय लगेगा (~10 से ~1000 ns, या 10 ns/bit), क्योंकि ट्रैक एक निश्चित दर पर डोमेन को स्थानांतरित करेगा पठन/लेखन सेंसर से ~100मी/से.

विकास की चुनौतियाँ

शुरुआती प्रायोगिक उपकरणों की एक सीमा यह थी कि चुंबकीय डोमेन को केवल तारों के माध्यम से धीरे-धीरे धकेला जा सकता था, जिससे उन्हें सफलतापूर्वक स्थानांतरित करने के लिए माइक्रोसेकंड के आदेश पर वर्तमान दालों की आवश्यकता होती थी। यह अप्रत्याशित था, और मोटे तौर पर हार्ड ड्राइव के बराबर प्रदर्शन का कारण बना, भविष्यवाणी की तुलना में 1000 गुना धीमा। हाल के शोध ने तारों की क्रिस्टल संरचना में सूक्ष्म खामियों के लिए इस समस्या का पता लगाया है जिसके कारण डोमेन इन खामियों पर अटक गए। डोमेन के बीच की सीमाओं को सीधे चित्रित करने के लिए एक्स-रे माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, उनके शोध में पाया गया कि इन खामियों के अनुपस्थित होने पर डोमेन दीवारों को दालों द्वारा कुछ नैनोसेकंड के रूप में छोटा किया जाएगा। यह लगभग 110 मी/से के मैक्रोस्कोपिक प्रदर्शन के अनुरूप है।[4] डोमेन को रेसट्रैक के साथ चलाने के लिए आवश्यक वोल्टेज तार की लंबाई के समानुपाती होगा। डोमेन दीवारों को धक्का देने के लिए वर्तमान घनत्व पर्याप्त रूप से उच्च होना चाहिए (जैसा कि इलेक्ट्रोमाइग्रेशन में)। उच्च धारा घनत्व (>10.) की आवश्यकता से रेसट्रैक प्रौद्योगिकी के लिए एक कठिनाई उत्पन्न होती है8 ए/सेमी²); 30 एनएम x 100 एनएम क्रॉस-सेक्शन के लिए >3 एमए की आवश्यकता होगी। परिणामी पावर ड्रा अन्य मेमोरी के लिए आवश्यक से अधिक हो जाता है, उदाहरण के लिए, स्पिन-ट्रांसफर टॉर्क मेमोरी (एसटीटी-रैम) या फ्लैश मेमोरी।

रेसट्रैक मेमोरी से जुड़ी एक अन्य चुनौती स्टोचैस्टिक प्रकृति है जिसमें डोमेन दीवारें चलती हैं, यानी वे चलती हैं और यादृच्छिक स्थिति में रुक जाती हैं।[5] नैनोवायर के किनारों पर खांचे बनाकर इस चुनौती को दूर करने का प्रयास किया गया है।[6] शोधकर्ताओं ने डोमेन दीवारों को सटीक रूप से पिन करने के लिए कंपित नैनोवायरों का भी प्रस्ताव दिया है।[7] प्रायोगिक जांच से पता चला है[8] कंपित डोमेन वॉल मेमोरी की प्रभावशीलता।[9] हाल ही में शोधकर्ताओं ने संरचना संशोधन के माध्यम से चुंबकीय गुणों के स्थानीय मॉडुलन जैसे गैर-ज्यामितीय दृष्टिकोण प्रस्तावित किए हैं। एनीलिंग प्रेरित प्रसार जैसी तकनीकें[10] और आयन-आरोपण[11] उपयोग किया जाता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Spintronics Devices Research, Magnetic Racetrack Memory Project
  2. ↑ 1 Tbit/in² is approx. 650nm²/bit.
  3. ↑ Cite error: Invalid <ref> tag; no text was provided for refs named parsci
  4. ↑ Swarup, Amarendra (11 May 2007). "'रेसट्रैक' मेमोरी हार्ड डिस्क के आगे सरपट दौड़ सकती है". New Scientist.
  5. ↑ Kumar, D.; Jin, T.; Risi, S. Al; Sbiaa, R.; Lew, W. S.; Piramanayagam, S. N. (March 2019). "रेसट्रैक मेमोरी एप्लिकेशन के लिए डोमेन वॉल मोशन कंट्रोल". IEEE Transactions on Magnetics. 55 (3): 2876622. Bibcode:2019ITM....5576622K. doi:10.1109/TMAG.2018.2876622. hdl:10356/139037. ISSN 0018-9464. S2CID 67872687.
  6. ↑ Hayashi, M.; Thomas, L.; Moriya, R.; Rettner, C.; Parkin, S. S. P. (2008). "वर्तमान-नियंत्रित चुंबकीय डोमेन-दीवार नैनोवायर शिफ्ट रजिस्टर". Science. 320 (5873): 209–211. Bibcode:2008Sci...320..209H. doi:10.1126/science.1154587. ISSN 0036-8075. PMID 18403706. S2CID 7872869.
  7. ↑ Mohammed, H. (2020). "कंपित चुंबकीय तारों का उपयोग करके नियंत्रित स्पिन-टोक़ संचालित डोमेन दीवार गति". Applied Physics Letters. 116 (3): 032402. arXiv:1908.09304. Bibcode:2020ApPhL.116c2402M. doi:10.1063/1.5135613. S2CID 201695574.
  8. ↑ Prem Piramanayagam (24 February 2019), Staggered Domain Wall Memory, archived from the original on 21 December 2021, retrieved 13 March 2019
  9. ↑ Al Bahri, M.; Borie, B.; Jin, T.L.; Sbiaa, R.; Kläui, M.; Piramanayagam, S.N. (8 February 2019). "रेसट्रैक मेमोरी में प्रभावी डोमेन-वॉल पिनिंग के लिए स्टैगर्ड मैग्नेटिक नैनोवायर डिवाइस". Physical Review Applied. 11 (2): 024023. Bibcode:2019PhRvP..11b4023A. doi:10.1103/PhysRevApplied.11.024023. hdl:10220/48230. S2CID 139224277.
  10. ↑ Jin, T. L.; Ranjbar, M.; He, S. K.; Law, W. C.; Zhou, T. J.; Lew, W. S.; Liu, X. X.; Piramanayagam, S. N. (2017). "स्थानीय धातु प्रसार के माध्यम से डोमेन वॉल पिनिंग के लिए ट्यूनिंग चुंबकीय गुण". Scientific Reports. 7 (1): 16208. Bibcode:2017NatSR...716208J. doi:10.1038/s41598-017-16335-z. PMC 5701220. PMID 29176632.
  11. ↑ Jin, Tianli; Kumar, Durgesh; Gan, Weiliang; Ranjbar, Mojtaba; Luo, Feilong; Sbiaa, Rachid; Liu, Xiaoxi; Lew, Wen Siang; Piramanayagam, S. N. (2018). "Nanoscale Compositional Modification in Co/Pd Multilayers for Controllable Domain Wall Pinning in Racetrack Memory". Physica Status Solidi RRL. 12 (10): 1800197. Bibcode:2018PSSRR..1200197J. doi:10.1002/pssr.201800197. hdl:10356/137507. S2CID 52557582.


बाहरी संबंध

Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=रेसट्रैक_मेमोरी&oldid=153208’