नैनो-रैम

नैनो-रैम कंपनी नान्टेरो की एक मालिकाना स्मृति  तकनीक है। यह एक प्रकार की गैर-वाष्पशील मेमोरी है। गैर-वाष्पशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी एक चिप-समान सब्सट्रेट पर जमा कार्बन नैनोट्यूब की स्थिति पर आधारित है। सिद्धांत रूप में, नैनोट्यूब का छोटा आकार बहुत उच्च घनत्व वाली यादों की अनुमति देता है। नैनटेरो इसे एनआरएएम के रूप में भी संदर्भित करता है।

प्रौद्योगिकी
पहली पीढ़ी की नान्टेरो एनआरएएम तकनीक तीन-टर्मिनल सेमीकंडक्टर डिवाइस पर आधारित थी, जहां मेमोरी सेल को मेमोरी स्टेट्स के बीच स्विच करने के लिए तीसरे टर्मिनल का उपयोग किया जाता है। दूसरी पीढ़ी की एनआरएएम तकनीक दो-टर्मिनल मेमोरी सेल पर आधारित है। दो-टर्मिनल सेल में छोटे सेल आकार, सब-20 एनएम नोड्स के लिए बेहतर मापनीयता ( [[अर्धचालक उपकरण निर्माण ]] देखें), और फैब्रिकेशन के दौरान मेमोरी सेल को पैसिवेशन (रसायन विज्ञान) करने की क्षमता जैसे फायदे हैं।

कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) के एक गैर-बुने हुए कपड़े के मैट्रिक्स में, पार किए गए नैनोट्यूब को उनकी स्थिति के आधार पर या तो स्पर्श किया जा सकता है या थोड़ा अलग किया जा सकता है। स्पर्श करने पर, कार्बन नैनोट्यूब वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। प्रत्येक एनआरएएम सेल में चित्रा 1 में चित्रित दो इलेक्ट्रोड के बीच स्थित सीएनटी का एक इंटरलिंक्ड नेटवर्क होता है। सीएनटी कपड़े दो धातु इलेक्ट्रोड के बीच स्थित होता है, जिसे फोटोलिथोग्राफी द्वारा परिभाषित और etched किया जाता है, और एनआरएएम सेल बनाता है।

NRAM एक प्रतिरोधक गैर-वाष्पशील रैंडम एक्सेस मेमोरी  (RAM) के रूप में कार्य करता है और इसे CNT फैब्रिक की प्रतिरोधक स्थिति के आधार पर दो या अधिक प्रतिरोधक मोड में रखा जा सकता है। जब सीएनटी संपर्क में नहीं होते हैं तो कपड़े की विद्युत प्रतिरोध स्थिति अधिक होती है और एक बंद या 0 स्थिति का प्रतिनिधित्व करती है। जब सीएनटी को संपर्क में लाया जाता है, तो कपड़े की प्रतिरोध स्थिति कम होती है और एक या 1 स्थिति का प्रतिनिधित्व करती है। NRAM एक मेमोरी के रूप में कार्य करता है क्योंकि दो प्रतिरोधक अवस्थाएँ बहुत स्थिर होती हैं। 0 स्थिति में, CNTs (या उनमें से एक भाग) संपर्क में नहीं हैं और CNTs की कठोरता के कारण एक अलग अवस्था में रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च प्रतिरोध या निम्न वर्तमान माप स्थिति ऊपर और नीचे इलेक्ट्रोड के बीच होती है। 1 स्थिति में, CNTs (या उनमें से एक भाग) संपर्क में हैं और CNTs के बीच वैन डेर वाल्स बलों के कारण संपर्क में रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप शीर्ष और निचले इलेक्ट्रोड के बीच कम प्रतिरोध या उच्च वर्तमान माप स्थिति होती है। ध्यान दें कि प्रतिरोध के अन्य स्रोत जैसे इलेक्ट्रोड और सीएनटी के बीच संपर्क प्रतिरोध महत्वपूर्ण हो सकते हैं और उन पर भी विचार करने की आवश्यकता है।

NRAM को राज्यों के बीच स्विच करने के लिए, रीड वोल्टेज से अधिक एक छोटा वोल्टेज ऊपर और नीचे के इलेक्ट्रोड के बीच लगाया जाता है। यदि NRAM 0 अवस्था में है, तो लागू वोल्टेज एक दूसरे के करीब CNTs के बीच एक इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण का कारण बनेगा, जिससे SET ऑपरेशन होगा। लगाए गए वोल्टेज को हटा दिए जाने के बाद, सक्रियण ऊर्जा (ईa) लगभग 5eV का। यदि NRAM सेल 1 अवस्था में है, तो रीड वोल्टेज से अधिक वोल्टेज लगाने से CNT जंक्शनों को अलग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा के साथ CNT फोनन उत्तेजना उत्पन्न होगी। यह फोनन चालित RESET ऑपरेशन है। सक्रियण ऊर्जा (ई) के साथ उच्च यांत्रिक कठोरता (यंग का मापांक 1 टीपीए) के कारण सीएनटी बंद या उच्च प्रतिरोध अवस्था में रहता है।a) 5 ईवी से बहुत अधिक। चित्रा 2 स्विच ऑपरेशन में शामिल सीएनटी की एक व्यक्तिगत जोड़ी के दोनों राज्यों को दिखाता है। राज्यों के बीच स्विच करने के लिए आवश्यक उच्च सक्रियण ऊर्जा (> 5eV) के कारण, NRAM स्विच विकिरण और ऑपरेटिंग तापमान जैसे बाहरी हस्तक्षेप का प्रतिरोध करता है जो DRAM जैसी पारंपरिक यादों को मिटा या पलट सकता है।

एनआरएएम को चित्रा 1 में दिखाए गए ट्रांजिस्टर जैसे ड्राइवरों की प्रीफैब्रिकेटेड सरणी पर सीएनटी की एक समान परत जमा करके बनाया गया है। एनआरएएम सेल का निचला इलेक्ट्रोड सेल को चालक से जोड़ने वाले (इलेक्ट्रॉनिक्स) के माध्यम से अंतर्निहित के संपर्क में है। नीचे के इलेक्ट्रोड को अंतर्निहित के हिस्से के रूप में गढ़ा जा सकता है या इसे NRAM सेल के साथ एक साथ गढ़ा जा सकता है, जब सेल को फोटोलिथोग्राफिक रूप से परिभाषित और etched किया जाता है। सेल को फोटोलिथोग्राफिक रूप से परिभाषित और उकेरा जाने से पहले, शीर्ष इलेक्ट्रोड को सीएनटी परत पर एक धातु फिल्म के रूप में जमा किया जाता है ताकि एनआरएएम सेल की परिभाषा के दौरान शीर्ष धातु इलेक्ट्रोड को पैटर्न और नक़्क़ाशीदार बनाया जा सके। ढांकता हुआ निष्क्रियता और सरणी भरने के बाद, शीर्ष धातु इलेक्ट्रोड को रासायनिक-यांत्रिक प्लानेराइजेशन जैसी चिकनाई प्रक्रिया का उपयोग करके अतिव्यापी ढांकता हुआ वापस नक़्क़ाशी करके उजागर किया जाता है। शीर्ष इलेक्ट्रोड के उजागर होने के साथ, एनआरएएम सरणी को पूरा करने के लिए मेटल वायरिंग इंटरकनेक्ट का अगला स्तर तैयार किया गया है। चित्रा 3 लिखने और पढ़ने के लिए एक सेल का चयन करने के लिए एक सर्किट विधि दिखाता है। एक क्रॉस-ग्रिड इंटरकनेक्ट व्यवस्था का उपयोग करते हुए, NRAM और ड्राइवर, (सेल), अन्य मेमोरी सरणियों के समान एक मेमोरी एरे बनाता है। शब्द रेखा (डब्ल्यूएल), बिट लाइन (बीएल), और सरणी में अन्य कोशिकाओं को परेशान किए बिना लाइनों (एसएल) का चयन करने के लिए उचित वोल्टेज लागू करके एक एकल सेल का चयन किया जा सकता है।



विशेषताएं
एनआरएएम का घनत्व कम से कम सैद्धांतिक रूप से डीआरएएम के समान है। DRAM में कैपेसिटर शामिल हैं, जो अनिवार्य रूप से दो छोटी धातु प्लेटें हैं जिनके बीच एक पतली इन्सुलेटर है। एनआरएएम में टर्मिनल और इलेक्ट्रोड मोटे तौर पर डीआरएएम में प्लेटों के समान आकार के होते हैं, उनके बीच के नैनोट्यूब इतने छोटे होते हैं कि वे समग्र आकार में कुछ भी नहीं जोड़ते हैं। हालाँकि ऐसा लगता है कि एक न्यूनतम आकार है जिस पर एक DRAM बनाया जा सकता है, जिसके नीचे प्लेटों पर पर्याप्त चार्ज जमा नहीं होता है। एनआरएएम केवल लिथोग्राफी द्वारा सीमित प्रतीत होता है. इसका मतलब यह है कि एनआरएएम डीआरएएम की तुलना में अधिक सघन हो सकता है, शायद कम खर्चीला भी। डीआरएएम के विपरीत, एनआरएएम को इसे ताज़ा करने के लिए बिजली की आवश्यकता नहीं होती है, और बिजली हटाने के बाद भी इसकी मेमोरी बरकरार रहेगी। इस प्रकार डिवाइस की मेमोरी स्थिति को लिखने और बनाए रखने के लिए आवश्यक शक्ति DRAM की तुलना में बहुत कम है, जिसे सेल प्लेट्स पर चार्ज बनाना पड़ता है। इसका मतलब यह है कि एनआरएएम लागत के मामले में डीआरएएम के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है, लेकिन इसके लिए कम बिजली की भी आवश्यकता होती है, और इसके परिणामस्वरूप यह बहुत तेज होता है क्योंकि लिखने का प्रदर्शन काफी हद तक आवश्यक कुल शुल्क से निर्धारित होता है। एनआरएएम सैद्धांतिक रूप से एसआरएएम के समान प्रदर्शन तक पहुंच सकता है, जो डीआरएएम से तेज़ है लेकिन बहुत कम घना है, और इस प्रकार बहुत अधिक महंगा है।

अन्य गैर-वाष्पशील मेमोरी के साथ तुलना
अन्य गैर-वाष्पशील मेमोरी | गैर-वाष्पशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी (एनवीआरएएम) प्रौद्योगिकियों की तुलना में, एनआरएएम के कई फायदे हैं। फ्लैश मेमोरी में, एनवीआरएएम का सामान्य रूप, प्रत्येक सेल एक एमओएसएफईटी ट्रांजिस्टर जैसा दिखता है जिसमें सीजी और एफजी के बीच एक फ्लोटिंग गेट (एफजी) द्वारा नियंत्रित नियंत्रण गेट (सीजी) होता है। एफजी एक इन्सुलेटिंग ढांकता हुआ, आमतौर पर एक ऑक्साइड से घिरा हुआ है। चूंकि एफजी आसपास के ढांकता हुआ द्वारा विद्युत रूप से पृथक है, एफजी पर रखा गया कोई भी इलेक्ट्रॉन एफजी पर फंस जाएगा जो ट्रांजिस्टर के चैनल से सीजी को स्क्रीन करता है और ट्रांजिस्टर के थ्रेसहोल्ड वोल्टेज (वीटी) को संशोधित करता है। FG पर लगाए गए चार्ज की मात्रा को लिखकर और नियंत्रित करके, FG चयनित सेल के VT के आधार पर MOSFET फ्लैश डिवाइस की चालन स्थिति को नियंत्रित करता है। MOSFET चैनल के माध्यम से बहने वाली धारा को एक बाइनरी कोड बनाने वाले सेल की स्थिति का निर्धारण करने के लिए महसूस किया जाता है, जहां 1 स्थिति (वर्तमान प्रवाह) जब एक उपयुक्त CG वोल्टेज लगाया जाता है और 0 स्थिति (कोई वर्तमान प्रवाह नहीं) जब CG वोल्टेज लागू होता है।.

लिखे जाने के बाद, इन्सुलेटर FG पर इलेक्ट्रॉनों को फँसाता है, इसे 0 स्थिति में लॉक कर देता है। हालाँकि, उस बिट को बदलने के लिए, पहले से संग्रहीत किसी भी चार्ज को मिटाने के लिए इन्सुलेटर को ओवरचार्ज करना पड़ता है। इसके लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है, लगभग 10 वोल्ट, एक बैटरी से कहीं अधिक प्रदान कर सकता है। फ्लैश सिस्टम में एक चार्ज पंप शामिल होता है जो धीरे-धीरे बिजली बनाता है और इसे उच्च वोल्टेज पर रिलीज करता है। यह प्रक्रिया न केवल धीमी है, बल्कि इंसुलेटर को भी खराब करती है। इस कारण से डिवाइस के प्रभावी ढंग से काम करने से पहले फ्लैश में सीमित संख्या में लिखा जाता है।

एनआरएएम फ्लैश की तुलना में कम ऊर्जा पढ़ता है और लिखता है (या रीफ्रेश के कारण उस मामले के लिए डीआरएएम), जिसका अर्थ है कि एनआरएएम में बैटरी जीवन लंबा हो सकता है। यह दोनों की तुलना में लिखने में भी तेज हो सकता है, जिसका अर्थ है कि इसका उपयोग दोनों को बदलने के लिए किया जा सकता है। आधुनिक फोन में फोन नंबर स्टोर करने के लिए फ्लैश मेमोरी, उच्च प्रदर्शन कार्य मेमोरी के लिए डीआरएएम शामिल है क्योंकि फ्लैश बहुत धीमा है, और कुछ एसआरएएम भी उच्च प्रदर्शन के लिए। कुछ NRAM को CPU पर CPU कैश के रूप में कार्य करने के लिए रखा जा सकता है, और अन्य चिप्स में DRAM और फ्लैश दोनों को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

एनआरएएम विभिन्न प्रकार की नई मेमोरी प्रणालियों में से एक है, जिनमें से कई एनआरएएम के समान ही यूनिवर्सल मेमोरी होने का दावा करती हैं - फ्लैश से डीआरएएम से एसआरएएम तक सब कुछ बदल देती हैं।

उपयोग के लिए तैयार एक वैकल्पिक मेमोरी फेरोइलेक्ट्रिक रैम (FRAM या FeRAM) है। FeRAM DRAM सेल में फेरो-इलेक्ट्रिक सामग्री की एक छोटी मात्रा जोड़ता है। सामग्री में क्षेत्र की स्थिति बिट को गैर-विनाशकारी प्रारूप में एन्कोड करती है। FeRAM में NRAM के फायदे हैं, हालांकि सबसे छोटा संभव सेल आकार NRAM की तुलना में बहुत बड़ा है। FeRAM का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां फ़्लैश लिखने की सीमित संख्या एक समस्या है। FeRAM रीड ऑपरेशंस विनाशकारी हैं, बाद में रिस्टोरिंग राइट ऑपरेशन की आवश्यकता होती है।

अन्य अधिक सट्टा मेमोरी सिस्टम में मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी (MRAM) और चरण-परिवर्तन स्मृति (PRAM) शामिल हैं। एमआरएएम चुंबकीय सुरंग जंक्शनों के ग्रिड पर आधारित है। एमआरएएम टनल मैग्नेटोरेसिस्टेंस प्रभाव का उपयोग करके मेमोरी को पढ़ता है, जिससे यह गैर-विनाशकारी और बहुत कम शक्ति के साथ मेमोरी को पढ़ने की अनुमति देता है। प्रारंभिक एमआरएएम क्षेत्र प्रेरित लेखन का उपयोग करता था, आकार के मामले में एक सीमा तक पहुंच गया, जिसने इसे फ्लैश उपकरणों की तुलना में काफी बड़ा रखा। हालांकि, नई एमआरएएम तकनीकें फ्लैश मेमोरी के साथ भी एमआरएएम को प्रतिस्पर्धी बनाने के लिए आकार सीमा को पार कर सकती हैं। तकनीकें थर्मल असिस्टेड स्विचिंग (TAS) हैं, Crocus Technology द्वारा विकसित, और स्पिन-ट्रांसफर टॉर्क जिस पर Crocus, Hynix, IBM और अन्य कंपनियां 2009 में काम कर रही थीं। PRAM एक ऐसी तकनीक पर आधारित है जो एक लिखने योग्य सीडी या डीवीडी में होती है, जिसमें चरण-परिवर्तन सामग्री का उपयोग किया जाता है जो इसके ऑप्टिकल गुणों के बजाय इसके चुंबकीय या विद्युत गुणों को बदलता है। PRAM सामग्री स्वयं स्केलेबल है, लेकिन इसके लिए बड़े करंट स्रोत की आवश्यकता होती है।

इतिहास
नैनटेरो की स्थापना 2001 में हुई थी और इसका मुख्यालय वोबर्न, मैसाचुसेट्स में है। फ्लैश अर्धचालक निर्माण संयंत्र ्स में बड़े पैमाने पर निवेश के कारण, एनआरएएम की आसन्न गति और घनत्व के बारे में 2003 की शुरुआत में भविष्यवाणियों के बावजूद, बाजार में फ्लैश को बदलने के लिए कोई वैकल्पिक मेमोरी नहीं है। 2005 में, NRAM को सार्वभौमिक मेमोरी के रूप में प्रचारित किया गया था, और नैनटेरो ने भविष्यवाणी की थी कि यह 2006 के अंत तक उत्पादन में होगा। अगस्त 2008 में, लॉकहीड मार्टिन ने नैनटेरो की बौद्धिक संपदा के सरकारी अनुप्रयोगों के लिए एक विशेष लाइसेंस प्राप्त किया। 2009 की शुरुआत में, नैनटेरो के पास 30 अमेरिकी पेटेंट और 47 कर्मचारी थे, लेकिन अभी भी इंजीनियरिंग चरण में था। मई 2009 में, अमेरिका के STS-125 मिशन पर NRAM के विकिरण प्रतिरोधी संस्करण का परीक्षण किया गया था।. नवंबर 2012 में बेल्जियन रिसर्च सेंटर imec के साथ फंडिंग और सहयोग के एक और दौर की घोषणा होने तक कंपनी शांत थी। नैनटेरो ने नवंबर 2012 सीरीज़ डी दौर के माध्यम से कुल $42 मिलियन से अधिक जुटाए। निवेशकों में चार्ल्स रिवर वेंचर्स, ड्रेपर फिशर जुरवेटसन, ग्लोबस्पैन कैपिटल पार्टनर्स, स्टाटा वेंचर पार्टनर्स और हैरिस एंड हैरिस ग्रुप शामिल थे। मई 2013 में, नानटेरो ने Schlumberger  द्वारा निवेश के साथ श्रृंखला डी पूरा किया। ईई टाइम्स ने 2013 में देखने के लिए 10 शीर्ष स्टार्टअप में से एक के रूप में नान्टेरो को सूचीबद्ध किया। 31 अगस्त 2016: दो Fujitsu सेमीकंडक्टर व्यवसाय 2018 में चिप्स का उत्पादन करने के लिए संयुक्त नैनटेरो-Fujitsu विकास के साथ नैनटेरो एनआरएएम तकनीक का लाइसेंस दे रहे हैं। उनके पास एम्बेडेड फ्लैश मेमोरी की तुलना में कई हजार गुना तेज पुनर्लेखन और कई हजार गुना अधिक पुनर्लेखन चक्र होंगे।

यह भी देखें

 * रैंडम एक्सेस मेमोरी
 * मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी
 * चरण-परिवर्तन स्मृति
 * फेरोइलेक्ट्रिक रैम
 * नैनोक्रिस्टल

बाहरी संबंध

 * Nantero's NRAM page