प्रोग्रामेबल मेटालाइज़ेशन सेल

प्रोग् टक्कर मारना ेबल मेटालाइज़ेशन सेल, या पीएमसी, एक गैर-वाष्पशील मेमोरी है | एरिजोना राज्य विश्वविद्यालय  में विकसित गैर-वाष्पशील  स्मृति । पीएमसी, व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली फ्लैश मेमोरी को बदलने के लिए विकसित एक तकनीक है, जो लंबे जीवनकाल, कम शक्ति और बेहतर मेमोरी घनत्व का संयोजन प्रदान करती है। Infineon Technologies, जिसने 2004 में प्रौद्योगिकी को लाइसेंस दिया था, इसे प्रवाहकीय-ब्रिजिंग RAM, या CBRAM के रूप में संदर्भित करती है। सीबीआरएएम 2011 में  वर्तमान प्रौद्योगिकियां  का एक पंजीकृत ट्रेडमार्क बन गया। एनईसी का नैनोब्रिज नामक संस्करण है और सोनी उनके संस्करण को इलेक्ट्रोलाइटिक मेमोरी कहता है।

विवरण
पीएमसी एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी में विकसित एक दो टर्मिनल आरआरएएम तकनीक है। पीएमसी एक विद्युत रासायनिक धातुकरण स्मृति है जो एक प्रवाहकीय फिलामेंट बनाने और भंग करने के लिए रिडॉक्स  प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करती है। डिवाइस की स्थिति दो टर्मिनलों में प्रतिरोध द्वारा निर्धारित की जाती है। टर्मिनलों के बीच एक फिलामेंट का अस्तित्व कम प्रतिरोध अवस्था (LRS) उत्पन्न करता है जबकि फिलामेंट की अनुपस्थिति के परिणामस्वरूप उच्च प्रतिरोध अवस्था (HRS) होती है। एक पीएमसी उपकरण दो ठोस धातु इलेक्ट्रोड से बना होता है, एक अपेक्षाकृत निष्क्रिय (जैसे, टंगस्टन या निकल) अन्य विद्युत रासायनिक रूप से सक्रिय (जैसे, चांदी या तांबा), उनके बीच ठोस इलेक्ट्रोलाइट की एक पतली फिल्म होती है।

डिवाइस ऑपरेशन
एक पीएमसी की प्रतिरोध स्थिति को सेल के दो टर्मिनलों के बीच एक धातु प्रवाहकीय फिलामेंट के गठन (प्रोग्रामिंग) या विघटन (मिटा) द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एक गठित रेशा संरचना की तरह एक प्रसार-सीमित एकत्रीकरण है।

रेशा निर्माण
PMC एक कम प्रतिरोध अवस्था (LRS) में संक्रमण के लिए एक धात्विक प्रवाहकीय फिलामेंट के निर्माण पर निर्भर करता है। एनोड संपर्क (सक्रिय धातु) के लिए एक सकारात्मक वोल्टेज पूर्वाग्रह (वी) लागू करके फिलामेंट बनाया जाता है जबकि ग्राउंड (बिजली) कैथोड संपर्क (अक्रिय धातु)। सकारात्मक पूर्वाग्रह सक्रिय धातु (एम) को रेडॉक्स करता है:


 * एम → एम+ + इलेक्ट्रॉन|ई -

लागू पूर्वाग्रह दो धातु संपर्कों के बीच एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। आयनित (ऑक्सीकृत) धातु आयन विद्युत क्षेत्र के साथ कैथोड संपर्क की ओर पलायन करते हैं। कैथोड संपर्क पर, धातु आयन रेडॉक्स होते हैं:


 * एम+ + इलेक्ट्रॉन|ई− → एम

कैथोड पर सक्रिय धातु जमा होने के कारण, एनोड और जमा के बीच विद्युत क्षेत्र बढ़ता है। बढ़ते फिलामेंट और एनोड के बीच स्थानीय विद्युत क्षेत्र (ई) का विकास सरल रूप से निम्नलिखित से संबंधित हो सकता है:


 * $$ E = -\frac{V}{d}$$

जहां डी एनोड और बढ़ते फिलामेंट के शीर्ष के बीच की दूरी है। फिलामेंट कुछ नैनोसेकंड के भीतर एनोड से जुड़ने के लिए बढ़ेगा। वोल्टेज को हटाए जाने तक, प्रवाहकीय फिलामेंट को चौड़ा करने और समय के साथ कनेक्शन के प्रतिरोध को कम करने तक धातु के आयनों को फिलामेंट में कम करना जारी रहेगा। एक बार वोल्टेज हटा दिए जाने के बाद, प्रवाहकीय फिलामेंट डिवाइस को एलआरएस में छोड़कर बना रहेगा।

प्रवाहकीय रेशा निरंतर नहीं हो सकता है, लेकिन इलेक्ट्रोडेपोसिट द्वीपों या नैनोक्रिस्टल की एक श्रृंखला है। यह कम प्रोग्रामिंग धाराओं (1 माइक्रो-|μampere से कम) पर प्रबल होने की संभावना है, जबकि उच्च प्रोग्रामिंग करंट ज्यादातर धातु कंडक्टर को जन्म देगा।

फिलामेंट विघटन
एनोड पर नकारात्मक वोल्टेज पूर्वाग्रह लागू करके एक पीएमसी को उच्च प्रतिरोध स्थिति (एचआरएस) में मिटाया जा सकता है। प्रवाहकीय फिलामेंट बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली रेडॉक्स प्रक्रिया को उलट दिया जाता है और एनोड संपर्क को कम करने के लिए धातु के आयन उलटे विद्युत क्षेत्र के साथ पलायन करते हैं। फिलामेंट को हटाने के साथ, पीएमसी समानांतर प्लेट संधारित्र  के अनुरूप है जिसमें कई मेगा-ओम|Ω से ​​ उच्च- ओम|Ω संपर्कों के बीच उच्च प्रतिरोध होता है।

डिवाइस रीड
एक व्यक्तिगत पीएमसी को सेल में एक छोटा वोल्टेज लगाकर पढ़ा जा सकता है। जब तक लागू रीड वोल्टेज प्रोग्रामिंग और मिटाने वाले वोल्टेज थ्रेसहोल्ड दोनों से कम है, पूर्वाग्रह की दिशा महत्वपूर्ण नहीं है।

सीबीआरएएम बनाम धातु-ऑक्साइड रेराम
सीबीआरएएम धातु-ऑक्साइड रेराम से अलग है क्योंकि सीबीआरएएम धातु आयन दो इलेक्ट्रोड के बीच की सामग्री में आसानी से घुल जाते हैं, जबकि धातु-ऑक्साइड के लिए, इलेक्ट्रोड के बीच की सामग्री को एक उच्च विद्युत क्षेत्र की आवश्यकता होती है, जिससे स्थानीय क्षति के समान ढांकता हुआ टूटना होता है, जिससे एक निशान पैदा होता है। संचालन दोष (कभी-कभी एक रेशा कहा जाता है)। इसलिए सीबीआरएएम के लिए, एक इलेक्ट्रोड को भंग करने वाले आयन प्रदान करना चाहिए, जबकि धातु-ऑक्साइड आरआरएएम के लिए, स्थानीय क्षति उत्पन्न करने के लिए एक बार गठन चरण की आवश्यकता होती है।

सीबीआरएएम बनाम नंद फ्लैश
ठोस अवस्था (इलेक्ट्रॉनिक्स) का प्राथमिक रूप | उपयोग में सॉलिड-स्टेट गैर-वाष्पशील मेमोरी फ्लैश मेमोरी है, जो पूर्व में हार्ड ड्राइव द्वारा भरी गई अधिकांश भूमिकाओं में उपयोग की जा रही है। हालाँकि, फ्लैश में समस्याएँ हैं, जिसके कारण इसे बदलने के लिए उत्पादों को पेश करने के कई प्रयास हुए।

फ्लैश फ्लोटिंग गेट अवधारणा पर आधारित है, अनिवार्य रूप से एक संशोधित ट्रांजिस्टर। पारंपरिक फ्लैश ट्रांजिस्टर के तीन कनेक्शन होते हैं, स्रोत, नाली और गेट। गेट ट्रांजिस्टर का आवश्यक घटक है, स्रोत और नाली के बीच प्रतिरोध को नियंत्रित करता है, और इस तरह एक स्विच के रूप में कार्य करता है। फ्लोटिंग गेट ट्रांजिस्टर में, गेट एक परत से जुड़ा होता है जो इलेक्ट्रॉनों को फँसाता है, इसे विस्तारित अवधि के लिए चालू (या बंद) छोड़ देता है। एमिटर-कलेक्टर सर्किट के माध्यम से एक बड़े करंट को पास करके फ्लोटिंग गेट को फिर से लिखा जा सकता है।

यह इतना बड़ा करंट है जो फ्लैश की प्राथमिक खामी है, और कई कारणों से। एक के लिए, वर्तमान का प्रत्येक अनुप्रयोग भौतिक रूप से सेल को नीचा दिखाता है, जैसे कि सेल अंततः अलेखनीय होगा। 10 के क्रम में चक्र लिखिए5 से 106 विशिष्ट हैं, फ्लैश एप्लिकेशन को उन भूमिकाओं तक सीमित करते हैं जहां निरंतर लेखन सामान्य नहीं है। चार्ज पंप के रूप में जानी जाने वाली प्रणाली का उपयोग करके करंट को उत्पन्न करने के लिए एक बाहरी सर्किट की भी आवश्यकता होती है। पंप को काफी लंबी चार्जिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है ताकि पढ़ने की तुलना में लेखन बहुत धीमा हो; पंप को भी बहुत अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है। फ्लैश इस प्रकार एक विषम प्रणाली है, परंपरागत रैंडम एक्सेस मेमोरी या हार्ड ड्राइव से कहीं ज्यादा।

फ्लैश के साथ एक और समस्या यह है कि फ्लोटिंग गेट में रिसाव होता है जो धीरे-धीरे चार्ज को रिलीज करता है। यह शक्तिशाली आसपास के इंसुलेटर के उपयोग के माध्यम से गिना जाता है, लेकिन इन्हें उपयोगी होने के लिए एक निश्चित भौतिक आकार की आवश्यकता होती है और इसके लिए एक विशिष्ट एकीकृत सर्किट लेआउट की भी आवश्यकता होती है, जो कि अधिक विशिष्ट सीएमओएस लेआउट से अलग है, जिसके लिए कई नई निर्माण तकनीकों की आवश्यकता होती है। पेश किया। जैसे-जैसे फ्लैश आकार में तेजी से नीचे की ओर बढ़ता है, चार्ज लीकेज तेजी से एक समस्या बन जाती है, जिसके कारण इसके निधन की भविष्यवाणी की जाती है। हालांकि, बड़े पैमाने पर बाजार निवेश ने मूर के नियम से अधिक दरों पर फ्लैश का विकास किया, और 30 एनएम प्रक्रियाओं का उपयोग करने वाले अर्धचालक निर्माण संयंत्रों को 2007 के अंत में ऑनलाइन लाया गया।

फ्लैश के विपरीत, पीएमसी अपेक्षाकृत कम शक्ति और उच्च गति से लिखता है। गति लागू शक्ति से विपरीत रूप से संबंधित है (एक बिंदु पर, यांत्रिक सीमाएं हैं), इसलिए प्रदर्शन को ट्यून किया जा सकता है।

पीएमसी, सिद्धांत रूप में, फ्लैश की तुलना में बहुत छोटे आकार के पैमाने पर हो सकता है, सैद्धांतिक रूप से कुछ आयन चौड़ाई जितना छोटा होता है। कॉपर आयन लगभग 0.75 एंग्स्ट्रॉम हैं, इसलिए नैनोमीटर के क्रम में लाइन की चौड़ाई संभव लगती है। पीएमसी को फ्लैश की तुलना में लेआउट में सरल के रूप में प्रचारित किया गया।

इतिहास
1990 के दशक में एरिजोना स्टेट यूनिवर्सिटी में इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर माइकल कोजिकी द्वारा पीएमसी प्रौद्योगिकी का विकास किया गया था। प्रारंभिक प्रायोगिक पीएमसी प्रणालियां सिल्वर-डोप्ड जर्मेनियम सेलेनाइड ग्लास पर आधारित थीं। कार्य सिल्वर-डोप्ड जर्मेनियम सल्फाइड इलेक्ट्रोलाइट्स और फिर कॉपर-डोप्ड जर्मेनियम सल्फाइड इलेक्ट्रोलाइट्स में बदल गया। उनकी उच्च, उच्च प्रतिरोध अवस्था के कारण सिल्वर-डोप्ड जर्मेनियम सेलेनाइड उपकरणों में नए सिरे से रुचि पैदा हुई है। कॉपर-डोप्ड सिलिकॉन डाइऑक्साइड ग्लास पीएमसी सीएमओएस सेमीकंडक्टर डिवाइस का निर्माण  प्रोसेस के साथ संगत होगा।

1996 में, Axon Technologies की स्थापना PMC प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के लिए की गई थी। माइक्रोन प्रौद्योगिकी ने 2002 में पीएमसी के साथ काम करने की घोषणा की। Infineon ने 2004 में पीछा किया। पीएमसी प्रौद्योगिकी को 2007 तक एडेस्टो टेक्नोलॉजीज को लाइसेंस दिया गया था। infineon ने स्मृति व्यवसाय को अपनी क्यू आईएमओ एन बड़ा  कंपनी को दे दिया था, जिसने बदले में इसे एडस्टो टेक्नोलॉजीज को बेच दिया। आगे के शोध के लिए 2010 में एक DARPA अनुदान प्रदान किया गया। 2011 में, एडेस्टो टेक्नोलॉजीज ने सीबीआरएएम के विकास और निर्माण के लिए फ्रांसीसी कंपनी उच्च अर्धचालक  के साथ गठबंधन किया। 2013 में, एडेस्टो ने एक नमूना सीबीआरएएम उत्पाद पेश किया जिसमें ईईपीरोम को बदलने के लिए 1 मेगाबिट भाग को बढ़ावा दिया गया था। NEC ने Cu का उपयोग करते हुए तथाकथित नैनोब्रिज तकनीक विकसित की2ढांकता हुआ सामग्री के रूप में एस या टैंटलम्पेंटॉक्साइड। इसके द्वारा कॉपर (IC के कॉपर मेटलाइज़ेशन के साथ संगत) कॉपर को Cu के माध्यम से माइग्रेट करता है2एस या ता2O5 कॉपर और रूथेनियम इलेक्ट्रोड के बीच शॉर्ट्स बनाना या तोड़ना। इस प्रकार की स्मृति का प्रमुख उपयोग अंतरिक्ष अनुप्रयोग हैं, क्योंकि इस प्रकार की स्मृति आंतरिक रूप से कठोर विकिरण है।

यह भी देखें

 * स्टेटिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी

बाहरी संबंध

 * Axon Technologies Corporation
 * Michael N. Kozicki
 * Adesto Technologies