Onderzoekers vinden nieuwe geheugentechniek uit

News.com bericht dat onderzoekers van het Franse STMicroelectronics een geheugentechniek hebben ontwikkeld die minder gevoelig is voor 'soft errors' door achtergrondstraling. Bepaalde ioniserende straling in de omgeving, zoals kosmische straling en natuurlijk voorkomende radioactieve elementen, kunnen het geheugen van computers zodanig beïnvloeden dat bits van een '0' naar een '1' veranderen of andersom. Vermoed wordt dat kleinere chips gevoeliger zijn voor dergelijke invloeden, waardoor al langere tijd gevreesd werd dat het kleiner worden van geheugen hierdoor op den duur zou worden bemoeilijkt. Door een condensator bovenop een geheugenelement te plaatsen, slaagden de onderzoekers er uiteindelijk in om het geheugen minder kwetsbaar te maken voor achtergrondstraling, zonder toevoeging van dure en complexe foutcorrectie-circuits. Vanaf volgend jaar zal STM de techniek dan ook gaan toepassen in SRAMs, later volgen mogelijk ook processors:

"This is a breakthrough that will permit our customers more robustness," said Jean-Pierre Schoellkopf, a director in the STMicroelectronics research and development group, which plans to announce the development this week. The new technology will be applicable to computer logic as well as memory, he added. Logic devices, like microprocessors, cannot rely on current error correction circuitry.

Reacties (38)

[Flatline]

En dan nu nog even inhoudelijk: Straling kan ioniseren, voorbeeld geigerteller(deeltje door een buis met waarin het gas fwordt geioniseerd = kortstondig geleidend = tik)). In een chipje wordt alles veel kleiner en dus heb je minder straling nodig om een gebiedje te ioniseren = geleidend te maken. En dat betekend dus dat een 1 > 0 kan worden en omgekeerd. Die C er bovenop werkt dus als afleider.
Dat is trouwens niet terug te lezen in het artikel.
Vergeet ff niet dat de straling waarover we het hebben deeltjes voortbrengt die niet met lood of beton zijn af te schermen maar die gewoond door de aarde heen schieten

[Verwijderd]

Hmmm erg handig maar hoe zit het technische nou precies in elkaar, waarom houden die condensatoren straling tegen?

[KompjoeFriek]

waarschijnlijk houd deze de juiste spanning beter vast oid...

To defeat soft errors without adding to the size of the chip, the STMicroelectronics researchers stacked a capacitor on top of a memory circuit. By taking advantage of the three-dimensional design, they were able to lower the chances that a logic bit--a one or a zero--would be altered by radiation.

De bron geeft er geen antwoord op.

[Verwijderd]

condensatoren zijn er om op te laden en te ontladen.
Wat je ermee kan doen is het om er een spanningsbron van te maken. maar zo kan je dus ook spanningsfluctuaties opvangen... daarmee kan je dus van wisselspanning icm nog een paar dingetjes (damn ik kan die naam nooit onthouden) gelijkspanning maken. de functie van de condenstator is van de pulserende spanning een vlakkere spanning te maken...
en om het verhaal op het onderwerp te brengen...
met deze condensator kan je de spanning gelijk(er) houden.
ze houden dus niet de straling tegen. en pakken dus niet het probleem aan maar het gevolg.
de ioniserende straling zorgt voorspanningspulsen (moet je aan hele kleine denken maar die zijn net te veel om mee te kunnen werken). de lading kan van een nul een 1 maken of omgekeerd. en dat is meestal niet iets waar we gelukkig van worden

[Verwijderd]

Echter een nadeel van het hele verhaal is dat door het afvlakken van een blokgolf je een sinusgolf kunt krijgen .... en dit zou dus kunnen betekenen dat de frequentie omlaag moet om dit weer tegen te gaan ( maar goed ik neem aan dat de wetenschappers daar over nagedacht hebben ... )

[andreklaver]

Het lijkt mij inderdaad dat je de ladingsopbouw ten gevolge van de ioniserende straling met een C'tje afvoert. Op zich simpel idee maar ik denk dat ze problematiek van afvlakking wel hebben voorzien en de bandbreedtes hoog genoeg houden om blokspanningen blokspanningen te laten zijn. Je hoeft er ook niet constant een condensator overheen te houden (het duurt even alvorens er genoeg lading is opgebouwd) dus misschien kan het in een 'refresh cyclus' worden afgevoerd?

[Hans van Eijsden]

We spreken nu, over een condenator over de voedingsspanning (welke anders de spikes zou bevatten). Een voedingsspanning in de computer is nooit (of mag nooit zijn) een blokgolf. Deze is altijd gelijkspanning, en zo vlak mogelijk zonder storing indien het goed is. Van een blokgolf afvlakken tot een sinus is in dit geval dus géén sprake, indien de condensatoren over de voedingsspanning komen te zitten.

[andreklaver]

Het gaat hier over de geheugen cellen zelf en dat omhelst dus de data die van en naar het geheugen moet worden gestuurd. Dit is behoorlijk hoogfrequent, in de honderden megahertzen, en moet zo goed mogelijk een blokspanning blijven. Afvlakking door parasitaire capaciteiten moet zoveel mogelijk voorkomen worden om je bandbreedte te handhaven.

[miw]

andreklaver spreekt dus over de spanningen in het chipcircuit voor elke geheugencel. Ioniserende straling geeft lokaal in zo'n geheugencell een spanningspuls die het bit kan veranderen. Dit problem wordt ernstiger naarmate de transistoren kleiner zijn. Een kleine transistor heeft een kleinere capaciteit en reageert sneller, zodat hele korte pulsen al een bit kunnen veranderen. Dit kan je op lossen door op relevante plekken een extra condensator in zo'n geheugen circuit op te nemen.

[Verwijderd]

Ja precies en waarom beïnvloedt radio actieve straling het gedrag van silicium halfgeleiders ?

edit: niet verder gelezen... mod maar weg

[Verwijderd]

Dus dan zit je met *twee* condensators per geheugenelement? Euhm ..... leuk?

[gp500]

Deze zal denk ik eerst bij industrieele toepassing gedaan worden sattelieten en derg.

[Kanarie]

Satelieten en computers in de space shuttle / ISS bijv.

Het is namelijk zo dat je in de ruimte meer last hebt van deze straling dan op Aarde:

Uit het artikel

The chance of encountering a soft error becomes greater the higher a computer is above the earth's surface, Borkar said. "Flying in a plane there is a greater chance of encountering a soft error. Sometimes your laptop might crash and although you blame the software, it could be a soft error."

[Verwijderd]

Nope, dat is niet waar.

SRAM is static ram en dat werkt dus standaard niet met condensatoren, maar met flipflop's opgebouwd uit transistoren.

DRAM en SDRAM werken wel met condensatoren.

SRAM is relatief snel (maar duur en groot als ik het mij goed herinner) geheugen wat gebruikt wordt voor caches.

[miw]

Zo'n SRAM cell houdt zijn informatie vast door twee invertors in een lus te zetten. Er zit een schakelaar tussen om een nieuwe waarde in het geheugen te kunnen zetten. Op zich kan het geen kwaad om in de invertor lus een grotere condensator op te nemen. Alleen zal dan de schrijfsnelheid naar beneden kunnen gaan omdat een grotere condensator meer tijd vraagt om op de juiste spanning te komen.
Als je weet welke energie een geheugenfout veroorzaakt, kan je door slim extra condensatoren te plaatsen, deze storoingsbron effectief uitschakelen. De grootte van deze condensatoren is dan juist zo gekozen dat ze de fouten voorkomen maar niet teveel snelheidsverlies opleveren. Het leuke is ook, dat deze techniek kennelijk geen extra chip oppervlak kost.

[Verwijderd]

Dit is toch geen nieuwe geheugen techniek maar gewoon een techniek om bestaand geheugen betrouwbaarder te maken!

[Spacecowboy]

Ja, maar de tehniek die daarbij gebruikt wordt is wel nieuw...

Aan de andere kant werd mijn aandacht wel getrokken door de titel. Misschien iets in de richting van "verbeterde gehuegentechniek" wijzigen?

[Verwijderd]

Het artikel geeft inderdaad geen uitsluitsel over de werking van de condensator. Ik denk echter dat de condensator ervoor dient om een soort schild te vormen dat de straling opvangt die van boven komt. De straling van onder wordt wel opgevangen door het koper van de printplaat. Het is volgens mij net een afdakje, maar dan niet voor de regen maar voor straling.

[Hans van Eijsden]

Lees dit eens:
http://electronics.howstuffworks.com/capacitor.htm
dan weet je, wat een condensator is

[alexcj]

Dat zeg je nou wel, maar volgens mij slaat hij de spijker wel op zijn kop.
Die condensator zit namelijk (volgens het artikel) bovenop de transistor, en vormt dus inderdaad een 'stralingsdakje'.
Dat de condensator OOK de lading sneller bij de transistor kan brengen, zodat ie spikes kan opvangen is mooi meegenomen en helpt ook voor de stabiliteit.

Maar goed, het staat er allemaal wat onduidelijk in.
De toekomst zal het ons leren.

[Hans van Eijsden]

Ik denk, dat een theorie kan zijn, dat een condensator eventuele spikes in de voedingsspanning buffert en egaliseert.
Op een geheugenmodule wordt voedingsspanning gezet, zodat de daarop aanwezige chips hun werk kunnen doen, namelijk data opslaan en weer vrijgeven. Indien er door elektromagnetische straling of door wat voor invloed van buitenaf dan ook, spikes (dus pieken of vreemde stoorsignalen/harmonischen) op de voedingsspanning ontstaan, dan is er inderdaad de kans dat een 0 een 1 wordt, doordat de chips in de war raken door de aanwezig zijnde spikes.
extra condensatoren in de voeding zelf plaatsen verhelpen dit probleem maar ten dele, aangezien juist de meeste stoorsignalen opgepikt worden in de computerkast zelf en via de voedingskabels.
Vandaar dat ik inderdaad denk, dat ontstoorcondensatoren op de geheugenprintjes zelf dit probleem grotendeels zouden kunnen verhelpen.

[Verwijderd]

Ik moet eerst nog maar afwachten of dit de echte goede nieuwe geheugentechniek wordt. Een jaar ofzo geleden hadden ze ook een nieuwe snelle techniek uit maar dat is achteraf een flop geworden want DDR-RAM overheerst nu. Ik weet helaas niet meer precies hoe dat ene geheugen heet wat ik precies bedoel, jullie enig idee?? Weet wel dat je er meerdere geheugenbanken voor nodig had op je moederbord......

[Mizitras]

Dual Channel? Rambus? Bedoelde je één van deze?

Heeft er eig. niets met te maken omdat deze technologie gewoon kan gebruikt worden op elk chipje.
Deze kan namelijk OP het geheugenchipje zelf worden geplaatste zonder dat daar dan op een andere manier mee moet worden gecommuniceerd.
Dus DDR-RAM 'lay-out' kan er eventueel in het echt een beetje anders uitzien, maar functie blijft dezelfde.

Het is eig. zoals gezegd niets 'nieuw' tot de standaard, maar wel op gebied van 'nieuw' als in verbetering TOT het gebruik.

[Verwijderd]

Ik begrijp hieruit, dat als geheugenchips kleiner worden, we het probleem met die straling kunnen krijgen. Maar dat is op te lossen door een condensator. Dan heeft het toch helemaal geen zin meer om die geheugenchip kleiner te maken. We hebben nu al geheugen chips die kleiner zijn dan een condensator.

[Verwijderd]

hoe klein kan een condensator volgens jou dan worden ???

[Tjjogum]

Het lijkt mij dat STM niet precies gaat vermelden HOE het werkt. Als ze dit ontdekt / uitgezocht hebben, kunnen ze er mooi octrooi (patent?) op aanvragen en er centen voor vangen.

* 786562 Tjjogum

[miw]

Patent == octrooi :-)
Verder heeft ST natuurlijk dit idee natuurlijk al geclaimd voordat ze ermee naar buiten treden.
Het idee is dus dat eventuele spikes in de geheugencel worden afgevlakt door de condensatoren. Zonder zo'n extra condensator zou een spike het bit kunnen laten veranderen.

[bartvl]

Maar heeft dit ook invloed op de snelheid/capaciteit?
dat laatste zal dan wel, als de chipskleiner worden. Maar snelheidswinst is natuurlijk ook mooi meegomen

[Mizitras]

Ja, positief