بذار یه داستان جذاب برات تعریف کنم! اگه تا حالا با دنیای چیپها و حافظههای کامپیوتری سر و کار داشتی، حتماً اسم SRAM به گوشت خورده. همون حافظههایی که بعضی جاها توی رم یا کش پردازنده استفاده میکنن. حالا قضیه اینه که این حافظهها همیشه از یه دشمن نامرئی میترسیدن: ذرات آلفا! ذرات آلفا، یه نوع ذره رادیواکتیوی هستن که اگه برسه به یه نقطه حساس از حافظه، میتونه باعث شه اطلاعاتش یهویی بهم بریزه! مثلاً یکی از بیتها بر عکس بشه که به این پدیده میگن Single Event Upset یا به اختصار SEU، یعنی تغییر ناگهانی داده به خاطر برخورد یه ذره پرانرژی.
حالا گروهی از محققین اومدن با شبیهسازی کامپیوتری با استفاده از TCAD (که یه جور ابزار شبیهسازی مدارای الکترونیکی توی 3D هست)، نشون دادن که میشه SRAMهایی ساخت که اصلاً از ذرات آلفا نترسن! یعنی میشه حافظهای طراحی کرد که هرچی ذره آلفا بهش بخوره، باز هم دادههاش تغییر نمیکنه.
راز این کار چیه؟ استفاده از تکنولوژی ترانزیستورهای GAA-FET! خب شاید این اسم برات جدید باشه: Gate-All-Around Field-Effect Transistor یعنی نوع خاصی از ترانزیستور که گیتش دور تا دور کانال رو گرفته و کنترل بهتری رو جریان داره، مخصوصاً وقتی که اندازه ترانزیستور خیلی کوچیک و نانومتری شده. این مدل الان داغترین تکنولوژی برای تراشههای پیشرفتهست چون میتونه کلی مزیت بده، مثل کم شدن مصرف انرژی و بالا رفتن مقاومت مدار به خطاهای محیطی.
پژوهشگرا اول اومدن با نرمافزاری به اسم PHITS (که برای شبیهسازی اثرات پرتوها استفاده میشه) محاسبه کردن که ذره آلفا توی مواد سیلیکون (Si) و یه آلیاژش به اسم SiₓGe₁₋ₓ حداکثر چقدر میتونه انرژی منتقل کنه. به این میگن حداکثر LET یا Linear Energy Transfer که یعنی ذره چقدر انرژی توی خط مسیرش به ماده میده.
نتیجه این بود که هر چقدر هم سناریو رو بد بدونیم، اگه SRAMها رو با تکنولوژی GAA-FET و با یه لایه عایق پایین به اسم Bottom Dielectric Isolation (خلاصهش BDI، یعنی یه لایهای که ترانزیستور رو از پایین عایق میکنه) و سایز کمتر از 7 نانومتر بسازیم، دیگه ذره آلفا هرچقدر هم زور بزنه، نمیتونه باعث SEU بشه! یعنی حتی اگر ذره با انرژی بیشتر از اون حدی که PHITS و LETmax نشون میده بخوره، باز بیتهای حافظه دستنخورده و سالم باقی میمونن.
این یعنی با یه طراحی هوشمندانه و استفاده از ترانزیستورهای پیشرفته GAA-FET و عایق پایین، میشه یه حافظه مقاوم در برابر اشعه ساخت که خیلی به درد فضاپیماها، سرورها یا جاهای حساس دیگه میخوره. جایی که نمیخوای اطلاعاتت به خاطر یکی، دو تا ذره رادیواکتیوی لوث بشه!
خلاصه خواستی حافظهای مطمئنتر داشته باشی، این تکنولوژی GAA-FET و طراحی با BDI آینده درست کردن SRAM رو حسابی جذاب و بیدردسر میکنه!
منبع: +
