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Computación

La mayor capacidad flash hasta ahora

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El doble del número normal de bits se encuentran apiñados dentro de cada celda de memoria.

  • por Kate Greene | traducido por Claudia Taurel
  • 12 Febrero, 2009

Aún con la industria electrónica en un crisis eonómica, SanDisk, el fabricante de tarjetas de memoria, apuesta a que los clientes estarán dispuestos a pagar para almacenar más datos.

La empresa anunció un importante avance en la tecnología de memoria flash, que ahora permite que 64 gigabits de datos puedan almacenarse dentro de un chip del tamaño de una uña. Esto es posible gracias a que los nuevos chips, con más espacio, tienen cuatro bits por celda de memoria, en oposición al chip estándar que tiene uno o dos bits por celda. SanDisk presentó los detalles del avance en la International Solid State Circuits Conference en San Francisco, el pasado martes.

“Desarrollar un chip de cuatro bits por celda es un gran desafíop, y nosotros consideramos que es un verdadero hallazgo,” asegura Khandker Quader, vice-presidente senior de tecnología de memoria y desarrollo de productos en SanDisk. Para Quader, el trabajo presentado en la conferencia, centrado en asegurar que los datos se almacenen de manera segura, tiene grandes implicaciones para las memorias flash del futuro.

Estas tarjetas de memoria flash se han convertido en algo básico para la industria electrónica. Se utilizan en aparatos como cámaras, videoconsolas, teléfonos móviles y en los ordenadores portátiles de última generación. Como los datos se guardan en un chip flash como carga eléctrica en los transistores, la memoria flash está sujeta al famoso credo establecido por Gordon Moore, de Intel, hace ya varias décadas: que el número de transistores en un chip se duplicará cada dos años. En otras palabras: que gracias al tamaño cada vez menor de los transistores, la memoria flash tiene más capacidad de almacenamiento.

Sin embargo, en los últimos años, los ingenieros han encontrado otro modo de incrementar la capacidad de estas memorias sin esperar a que el tamaño de los transistores se reduzca. Para lograrlo, almacenan más de un bit por transistor, dentro de las denominadas celdas multinivel(MLCs). En una celda de un solo nivel, los datos se almacenan utilizando dos estados distintos, definidos por niveles de voltaje diferente. En contraste, un bit de cuatro MLCs almacena información en 16 estados, lo que se traduce en cuatro bits de datos por celda, o cuatro veces más cantidad de información.

Pero este resultado no es fácil de conseguir. Asegurar que cada celda de memoria mantenga el voltaje correcto sin molestar al de las celdas vecinas es un gran desafío, según asegura Quader. Otra cuestión es la de reducir el tiempo que se tarda en escribir estas celdas.

SanDisk solucionó estos problemas con nuevos algoritmos que funcionan por medio de un chip controlador de memorias flash. Para poder escribir y leer datos a y desde las celdas, los ingenieros emplean algunos de los transistores en un chip flash para controlar el resto de transistores utilizados para almacenar los datos. Así, los nuevos algoritmos de esta tecnología  controller son factores importantes a la hora de juntar, de manera segura, cuatro bits por celda.

"Hemos introducido un número de conceptos clave que nos permite manejar este aspecto de la memoria", afirma Quader. "La complejidad de esta distribución es muy distinta de la que se obtiene con dos bits por celda", sentencia.

Generalmente, un voltaje único se aplica y utiliza para escribir los datos en la celda de memoria, pero esto no funcionará con celdas de cuatro bits puesto que son muy pequeñas y se encuentran demasiado juntas. En este caso, escribir una celda podría borrar fácilmente una celda vecina debido a efectos de coupling o combinación eléctrica.

Utilizando un enfoque denominado three-step programming (programación en tres pasos), el problema se soluciona. Un pequeño voltaje se aplica a una celda, programando de manera efectiva a solamente 3 de sus 16 estados. Después, las celdas vecinas se programan a 15 y 3 niveles respectivamente, utilizando distintos voltajes. Finalmente, la celda original se programa por segunda vez. Así, escribir los datos de acuerdo con estos pasos produce características eléctricas dentro de la celda que asegura el almacenamiento seguro de bits.

Como el esquema de programación requiere más tiempo que los enfoques tradicionales, SanDisk desarrolló una característica que puede percibir los voltajes que están almacenados dentro de las celdas al recordar los valores percibidos anteriormente. El resultado final es un chip que puede escribir datos a una velocidad de 7,8 megabytes por segundo – cerca de la velocidad a la que se puede acceder a los chips existentes. Según Quader, los nuevos chips de 64 gigabits comenzarán a producirse antes de junio, utilizando tecnología litográfica de 43 nanometros.

Mark Bauer,  investigador fellow de Numonyx (productora de tarjetas de memoria) y presidente de la sesión de conferencia, asegura que la verdadera innovación del trabajo de SanDisk es la tecnología controller. “No se verá un flash de cuatro bits sin ese controller,” concluye Bauer.

Además, para el investigador de Numonyx, mientras que algunos expertos han vaticinado que las memorias flash están llegando al límite de su capacidad de almacenamiento, la ingeniería punta llega al rescate con soluciones que pueden evitarlo. “Hace cuatro años atrás, la gente decía que el flash se iba a enfrentar a un gran obstáculo y sin embargo las soluciones siguen apareciendo”, comenta Bauer.  “No podemos predecir cuáles de ellas serán parte de la solución de los problemas de mañana.”, concluye.

Computación

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