Bộ nhớ flash “tự làm nóng, tự phục hồi” có khả năng tồn tại qua 100 triệu chu kì

Macronix, một trong những nhà sản xuất bộ nhớ flash lớn nhất thế giới, cho biết họ đã thử nghiệm thành công một loại bộ nhớ flash mới có khả năng “sống sót” qua 100 triệu chu kì ghi/xóa (program/erase - PE) - một tuổi thọ quá khủng khiếp với cuộc đời một con người. Trong khi đó, các phần tử NAND tìm thấy ở các ổ flash truyền thống - tức là các ổ SSD thương mại phổ biến hiện hành- thường chỉ vòng đời khoảng vài nghìn chu kì PE.

Chắc hẳn bạn sẽ nghĩ: để đạt được một thành tựu lớn lao như thế cần có bước tiến công nghệ kì diệu không kém - thế nhưng, điều đó không đúng trong trường hợp này. Nói một cách dễ hiểu nhất, mỗi ô nhớ của thế hệ ổ cứng mới từ Macronix chỉ đơn thuần được bổ xung thêm một phân tử làm nóng. Phân tử này có thể tạo nhiệt năng đến 800 độ C để làm nóng và phục hồi các ô nhớ, nhờ đó làm chậm lại quá trình thoái hóa. Hơn thế nữa, vòng đời 100 triệu chu kì PE mới chỉ là ước tính sơ bộ. Các cuộc thử nghiệm của Macronix vẫn chưa tìm ra giới hạn tuổi thọ của loại ổ Flash này, trong thực tế rất có thể chúng có thể trụ vững qua vải tỷ chu kì PE.

Vì sao nhiệt lượng có thể làm phục hồi các ô nhớ? Nguyên nhân nằm hoàn toàn ở cấu trúc vật lý của chúng. Thẻ nhớ flash là một dạng bộ nhớ bán dẫn EEPROM (công nghệ dùng để chế tạo các chip BIOS trên các vỉ mạch chính), được cấu tạo bởi các hàng và các cột. Mỗi vị trí giao nhau là một ô nhớ gồm có hai transistor, hai transistor này cách nhau bởi một lớp ô-xít mỏng. Một transistor được gọi là floating gate và transistor còn lại được gọi là control gate. Floating gate chỉ có thể nối kết với hàng (word line) thông qua control gate. Để kích hoạt các transistor - nói cách khác là thay đổi giá trị bit - cần một dòng điện đủ lớn chạy qua lớp oxide. Qua thời gian, lớp oxide này sẽ dần thoái hóa, cuối cùng dẫn đến ô nhớ bị hỏng.

Khi được đốt nóng, lớp oxide này sẽ được tôi luyện và sẽ quay trở lại trạng thái tĩnh. Macronix phát hiện hiệu ứng đốt nóng này đã vài năm nay - nhưng họ chưa thể tìm ra giải pháp hữu hiệu để cung cấp nhiệt lượng ngoài việc đưa cả đống thẻ nhớ SSD vào lo vi sóng và quay chín ở 250 độ C trong vài giờ đồng hồ. Chắc chắn đây không phải là giải pháp tối ưu cho người sử dụng. Mãi tới gần đây, Macronix mới tìm ra giải pháp cho vấn đề này: đó là thêm các đĩa nhiệt vào các ô nhớ NAND.

Khi các ô nhớ kiểu mới này hoạt động, các đĩa nhiệt sẽ bật lên trong vài phần nghìn giây rồi tắt. Quy trình này chắc chắn sẽ làm tiêu tốn thêm điện năng, nhưng hoạt động của các đĩa nhiệt này không diễn ra thường xuyên. Quy trình này còn đem lại một hiệu ứng phụ rất thú vị: Macronix cho hay bộ nhớ “nóng” này có khả năng xóa dữ liệu nhanh hơn - dù họ vẫn chưa tìm ra nguyên nhân cho việc này.

Như bạn có thể tưởng tượng, ô nhớ hỗ trợ nhiệt năng này có cấu trúc và khuôn mẫu khá khác biệt với các ô nhớ NAND truyền thống. Vẫn chưa có thông báo cụ thể từ Macronix về thời điểm thế hệ ổ cứng mới được ra mắt, một dấu hiệu cho thấy các đối thủ cạnh tranh của họ vẫn chưa thể nắm bắt được quy trình cải tiến này. Với tình hình người tiêu dùng đang ngày một ưa chuộng các thiết bị di động và các bộ nhớ flash tốc độ cao, việc Macronix đưa lên kệ loại bộ nhớ flash mới này cũng chỉ là chuyện một sớm một chiều mà thôi.

Tham khảo: Extremetech